CN104811192A - 一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统及方法 - Google Patents
一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104811192A CN104811192A CN201510250700.0A CN201510250700A CN104811192A CN 104811192 A CN104811192 A CN 104811192A CN 201510250700 A CN201510250700 A CN 201510250700A CN 104811192 A CN104811192 A CN 104811192A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- optimal
- control word
- controlled oscillator
- switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统，它包括数字自校准模块、最优频率段选择电路、锁定检测电路、R分频器、N分频器、鉴频鉴相器和压控振荡器；R分频器的输出分别与鉴频鉴相器、数字自校准模块和锁定检测电路的R＿DIV输入连接，压控振荡器的输出通过N分频器分别与鉴频鉴相器、数字自校准模块和锁定检测电路的N＿DIV输入连接，锁定检测电路通过最优频率段选择电路与数字寄存器连接，数字自校准模块的输出通过数字寄存器与压控振荡器的输入连接，鉴频鉴相器的输出与压控振荡器的控制电压输入连接。本发明使得频率源电路在锁定后，压控振荡器的控制电压是所有包含目标频率的频率段对应的压控振荡器的控制电压中最优的。
Description
技术领域
本发明涉及频率源技术领域，特别是涉及一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统及方法。
背景技术
目前的频率源基本上采用LC振荡器，其频率的计算公式为：
f＝1/(2*3.14*(L*C)0.5)
从上面的公式可以看到输出信号频率与L(电感)值和C(电容)值的乘积成反比；电感值和电容值在设计中为固定值，为了得到一个较小的KVCO(与LC振荡器输出信号的相位噪声有关)；电容值除开可变电容的部分，被分成n个小的电容，并用二进制或者温度码等方式控制这n个小的电容，压控振荡器工作的整个频率范围被这n小电容划分成了n+1个小的频率段，且相邻频率段的频率范围会有不同程度的交叠，每个频率段的频率值如下公式：
f＝1/(2*3.14*(L*nC+Δc)0.5)
式中：n—小电容的个数，C—小电容的电容值，Δc—可变电容随器件两端电压差的变化而变化的电容值。
为了保证频率范围的完整性，频率段和频率段之间会存在着不同程度的交叠，这会导致不同频率范围中的某些频率点会出现在多个频率段中，如：在图1中，同一个频率点A1、A2、A3，却分别属于三个不同的频率段，控制电压Vtune是不同的；但是当频率源锁定到A2、A3时，相位噪声是较差的，且当温度略略的变化时，频率源环路会出现失锁的现象。
频率源芯片的工作过程主要分成两种状态：自校准状态和锁定状态；其中自校准状态是频率源在开环的情况下，固定压控振荡器的控制电压Vtune，将压控振荡器输出信号分频，并将该分频信号与R分频器的分频以后的信号进行频率比较，并依据比较的结果调整压控振荡器的频率段，最终压控振荡器经过分频以后的信号频率接近R分频器分频以后的输出信号频率；在自校准完成后，频率源环路由开环状态转换成闭环状态，在理想情况下，环路最终稳定到自校准得出的频率段，但是在非理想的情况下，如：N分频器和R分频器输出给数字校准电路的信号的相位是不一致的，容易导致最终锁定的频率段不是最优的频率段。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统及方法，使得频率源电路在锁定后，压控振荡器的控制电压是所有包含目标频率的频率段对应的压控振荡器的控制电压中最优的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统，它包括频率源电路、数字自校准模块、最优频率段选择电路、数字寄存器和锁定检测电路，频率源电路包括R分频器、N分频器、鉴频鉴相器和压控振荡器。
所述的R分频器的输入接收参考输入信号，R分频器的输出分别与鉴频鉴相器、数字自校准模块和锁定检测电路的R＿DIV输入连接，N分频器的输出分别与鉴频鉴相器、数字自校准模块和锁定检测电路的N＿DIV输入连接，锁定检测电路的输出与最优频率段选择电路的输入连接，最优频率段电路与数字寄存器连接进行数据交换，数字自校准模块的控制字输出与数字寄存器的输入连接，数字寄存器的输出与压控振荡器的输入连接，压控振荡器的输出与N分频器的输入连接，鉴频鉴相器的输出与压控振荡器的控制电压输入连接。
进一步的，它还包括开关模块，开关模块的使能输入与数字自校准模块的使能输出连接。
所述的开关模块包括开关K1，开关K1位于鉴频鉴相器与压控振荡器之间。
所述的开关模块包括开关K2和开关K3，开关K2位于R分频器与锁定检测电路之间，开关K3位于N分频器与锁定检测电路之间。
进一步的，它还包括电源DC和低通滤波器LPF；所述的开关模块包括开关K4和开关K5，电源DC通过开关K4与压控振荡器的控制电压输入端连接，低通滤波器LPF通过开关K5与压控振荡器的控制电压输入端连接。
所述的开关模块包括开关K6，开关K6位于锁定检测电路与最优频率段选择电路之间。
所述的数字自校准模块的控制字输出端输出控制字，该控制字的位宽由压控振荡器的电容阵列决定。
一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的方法，它包括以下步骤：
S1.频率源电路处于开环状态时，数字校准模块产生一组控制频率源电路中压控振荡器电容阵列的控制字，并将控制字写入数字寄存器中；
S2.最优频率段选择电路以步骤S1中所述的控制字为基准，在该控制字加的方向和减的方向中的一个方向上改变控制字；
S3.每次改变控制字后，判断频率源电路是否进入锁定状态；
S4.若频率源电路进入锁定状态，则将改变后的控制字存储到最优频率段选择电路中的寄存器，继续在该方向上改变控制字；
若频率源电路未进入锁定状态，则停止在该方向上改变控制字，并切换到另一个方向上改变控制字；
S5.若在控制字加的方向和减的方向上均已改变过控制字，则统计包含目标频率的频率段的数量；
S6.选择最优频率段，频率源电路最终进入锁定状态。
步骤S6中所述的选择最优频率段的选择方式为：若数字寄存器中包含目标频率的频率段的数量为奇数，选择最中间的频率段作为最优频率段；若数字寄存器中包含目标频率的频率段的数量为偶数，选择最中间两个频率段中的任意一个作为最优频率段。
本发明的有益效果是：本发明解决了频率源电路在完成自校准后，由开环状态转换成闭环状态时，频率源电路最终锁定的频率段不是最优的频率段的问题，通过在频率源电路完成自校准后，找到所有包含目标频率的频率段，并从这些频率段中找出最优频率段，然后频率源锁定，使得频率源电路在锁定后，压控振荡器的控制电压是所有包含目标频率的频率段对应的压控振荡器的控制电压中最优的，即压控振荡器的控制电压位于压控振荡器的控制电压范围的靠近中间的位置，此时环路稳定，不会轻易的因为温度的变化而失锁。
附图说明
图1为频率源系统输出频率压控振荡器控制电压关系曲线图；
图2为本发明一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统的结构框图；
图3为本发明中压控振荡器的电路结构图；
图4为本发明一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的方法得到流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图2所示，一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统，它包括频率源电路、数字自校准模块、最优频率段选择电路、数字寄存器和锁定检测电路，频率源电路包括R分频器、N分频器、鉴频鉴相器和压控振荡器。
所述的R分频器的输入接收参考输入信号，R分频器的输出分别与鉴频鉴相器、数字自校准模块和锁定检测电路的R＿DIV输入连接，N分频器的输出分别与鉴频鉴相器、数字自校准模块和锁定检测电路的N＿DIV输入连接。
所述的锁定检测电路的输出与最优频率段选择电路的输入连接，最优频率段电路与数字寄存器连接进行数据交换。
所述的数字自校准模块的控制字输出与数字寄存器的输入连接，数字自校准模块的使能输出与开关模块的使能输入连接，用于控制开关K1～开关K6的断开与闭合。数字自校准模块的R＿DIV输入端接收来自R分频器的信号，数字自校准模块的N＿DIV输入端接收来自N分频器的信号，比较两个输入信号的频率，在比较完成后，输出两个信号，一个是使能信号EN，用于控制开关K1～开关K6的断开与闭合，一个是控制字，控制字被写入数字寄存器，用于控制压控振荡器的输出信号频率。数字自校准模块通过改变控制压控振荡器电容阵列的控制字，从而控制压控振荡器中的电容阵列电容值的大小，压控振荡器的电路结构如图3所示，从而提高或者减小压控振荡器输出信号的频率。数字自校准模块、数字寄存器和压控振荡器构成一个负反馈环路，数字自校准模块输出的控制字的位宽由压控振荡器的电容阵列决定。
所述的数字寄存器的输出与压控振荡器的输入连接，压控振荡器的输出与N分频器的输入连接，鉴频鉴相器的输出端与压控振荡器的控制电压输入端连接。
进一步的，它还包括开关模块，开关模块的使能输入与数字自校准模块的使能输出连接。
所述的开关模块包括开关K1，开关K1位于鉴频鉴相器与压控振荡器之间。
所述的开关模块包括开关K2和开关K3，开关K2位于R分频器与锁定检测电路之间，开关K3位于N分频器与锁定检测电路之间。
进一步的，它还包括电源DC和低通滤波器LPF；所述的开关模块包括开关K4和开关K5，电源DC通过开关K4与压控振荡器的控制电压输入端连接，低通滤波器LPF通过开关K5与压控振荡器的控制电压输入端连接。
所述的开关模块包括开关K6，开关K6位于锁定检测电路与最优频率段选择电路之间。
本发明的工作原理为：频率源电路处于开环状态时，固定压控振荡器的电源DC，数字校准模块产生一组控制频率源电路中压控振荡器电容阵列的控制字a，该控制字a控制的频率接近目标频率，并将控制字a写入数字寄存器中；最优频率段选择电路围绕所述的控制字a，间隔一定时间朝减的方向和加的方向改变压控振荡器电路电容阵列的控制字a；在改变压控振荡器电路电容阵列的控制字时，锁定检测电路判断频率源电路是否锁定，若频率源电路锁定，则将对应的存储到最优频率段选择电路的寄存器，若频率源电路未锁定，则停止在该方向上改变电容阵列的控制字；找出包含目标频率的频率段，统计包含目标频率的频率段的数量；选择最优频率段，频率源电路最终锁定，选择最优频率段的选择方式为：若数字寄存器中包含目标频率的频率段的数量为奇数，选择最中间的频率段作为最优频率段；若数字寄存器中包含目标频率的频率段的数量为偶数，选择最中间两个频率段中的任意一个作为最优频率段。
所述的压控振荡器工作于最优频率段时，压控振荡器的控制电压位于压控振荡器的控制电压范围的靠近中间的位置，即压控振荡器的控制电压位于压控振荡器的最佳控制电压点，此时环路稳定，不会轻易的因为温度的变化而失锁，频率源电路最终锁定。
如图4所示，一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的方法，它包括以下步骤：
S1.频率源电路处于开环状态时，数字校准模块产生一组控制频率源电路中压控振荡器电容阵列的控制字，并将控制字写入数字寄存器中；
S2.最优频率段选择电路以步骤S1中所述的控制字为基准，在该控制字加的方向和减的方向中的一个方向上改变控制字；例如：若控制字为a，则减的方向为：a-1、a-2…、a-x+1、a-x；加的方向为：a+1、a+2…a+x-1、a+x；
S3.每次改变控制字后，判断频率源电路是否进入锁定状态；
S4.若频率源电路进入锁定状态，则最优频率段选择电路将对应的控制字存储到最优频率段选择电路中的寄存器，继续在该方向上改变控制字；例如在控制字为a-2时，频率源电路锁定，则最优频率段选择电路将控制字a-2存储到最优频率段选择电路中的寄存器，然后继续在减的方向上改变控制字；
若频率源电路未进入锁定状态，则最优频率段选择电路停止在该方向上改变控制字，并以步骤S2中所述控制字为基准，切换到另一个方向上改变控制字；例如在控制字为a+1时，频率源电路未锁定，则最优频率段选择电路停止在加的方向上改变电容阵列的控制字；若步骤S2中为在加的方向改变控制字，则此时在减的方向改变控制字，若步骤S2中为在减的方向改变控制字，则此时在加的方向改变控制字；每次该变控制字后均要判断频率源电路是否进入锁定状态。
S5.若在控制字加的方向和减的方向上均已改变过控制字，则统计包含目标频率的频率段的数量；
S6.最优频率段选择电路选择最优频率段，压控振荡器工作于最优频率段时，压控振荡器的控制电压位于压控振荡器的最佳控制电压点，频率源电路最终进入锁定状态。
步骤S6中所述的选择最优频率段的选择方式为：若数字寄存器中包含目标频率的频率段的数量为奇数，选择最中间的频率段作为最优频率段；若数字寄存器中包含目标频率的频率段的数量为偶数，选择最中间两个频率段中的任意一个作为最优频率段。
Claims (9)
1.一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统，其特征在于：它包括频率源电路、数字自校准模块、最优频率段选择电路、数字寄存器和锁定检测电路，频率源电路包括R分频器、N分频器、鉴频鉴相器和压控振荡器；
所述的R分频器的输入接收参考输入信号，R分频器的输出分别与鉴频鉴相器、数字自校准模块和锁定检测电路的R＿DIV输入连接，N分频器的输出分别与鉴频鉴相器、数字自校准模块和锁定检测电路的N＿DIV输入连接，锁定检测电路的输出与最优频率段选择电路的输入连接，最优频率段电路与数字寄存器连接进行数据交换，数字自校准模块的控制字输出与数字寄存器的输入连接，数字寄存器的输出与压控振荡器的输入连接，压控振荡器的输出与N分频器的输入连接，鉴频鉴相器的输出与压控振荡器的控制电压输入连接。
2.根据权利要求1所述的一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统，其特征在于：它还包括开关模块，开关模块的使能输入与数字自校准模块的使能输出连接。
3.根据权利要求2所述的一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统，其特征在于：所述的开关模块包括开关K1，开关K1位于鉴频鉴相器与压控振荡器之间。
4.根据权利要求2所述的一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统，其特征在于：所述的开关模块包括开关K2和开关K3，开关K2位于R分频器与锁定检测电路之间，开关K3位于N分频器与锁定检测电路之间。
5.根据权利要求2所述的一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统，其特征在于：它还包括电源DC和低通滤波器LPF；所述的开关模块包括开关K4和开关K5，电源DC通过开关K4与压控振荡器的控制电压输入端连接，低通滤波器LPF通过开关K5与压控振荡器的控制电压输入端连接。
6.根据权利要求2所述的一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统，其特征在于：所述的开关模块包括开关K6，开关K6位于锁定检测电路与最优频率段选择电路之间。
7.根据权利要求1所述的一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统，其特征在于：所述的数字自校准模块的控制字输出端输出控制字，该控制字的位宽由压控振荡器的电容阵列决定。
8.一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1.频率源电路处于开环状态时，数字校准模块产生一组控制频率源电路中压控振荡器电容阵列的控制字，并将控制字写入数字寄存器中；
S2.最优频率段选择电路以步骤S1中所述的控制字为基准，在该控制字加的方向和减的方向中的一个方向上改变控制字；
S3.每次改变控制字后，判断频率源电路是否进入锁定状态：
S4.若频率源电路进入锁定状态，则将改变后的控制字存储到最优频率段选择电路中的寄存器，继续在该方向上改变控制字；
若频率源电路未进入锁定状态，则停止在该方向上改变控制字，并切换到另一个方向上改变控制字；
S5.若在控制字加的方向和减的方向上均已改变过控制字，则统计包含目标频率的频率段的数量；
S6.选择最优频率段，频率源电路最终进入锁定状态。
9.根据权利要求8所述的一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的方法，其特征在于：步骤S6中所述的选择最优频率段的选择方式为：若数字寄存器中包含目标频率的频率段的数量为奇数，选择最中间的频率段作为最优频率段；若数字寄存器中包含目标频率的频率段的数量为偶数，选择最中间两个频率段中的任意一个作为最优频率段。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510250700.0A CN104811192B (zh) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | 一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510250700.0A CN104811192B (zh) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | 一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104811192A true CN104811192A (zh) | 2015-07-29 |
| CN104811192B CN104811192B (zh) | 2018-01-12 |
Family
ID=53695741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510250700.0A Active CN104811192B (zh) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | 一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104811192B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114598606A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-06-07 | 上海联虹技术有限公司 | 一种dsl设备的控制方法及dsl设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6741846B1 (en) * | 1998-05-29 | 2004-05-25 | Silicon Laboratories Inc. | Method and apparatus for operating a PLL with a phase detector/sample hold circuit for synthesizing high-frequency signals for wireless communications |
| CN202435384U (zh) * | 2012-01-13 | 2012-09-12 | 成都创新达微波电子有限公司 | 一种基于电压预置技术的快速锁相合成器 |
| CN102868395A (zh) * | 2012-10-11 | 2013-01-09 | 广州润芯信息技术有限公司 | 锁相环频率综合器及开环频率粗调方法 |
| CN203289409U (zh) * | 2013-05-23 | 2013-11-13 | 江苏天源电子有限公司 | 一种快速优化自动频率校准电路 |
| CN103746688A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-04-23 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种自动频率调谐锁相环及其自动频率调谐方法 |
| CN104283553A (zh) * | 2013-07-02 | 2015-01-14 | 成都国腾电子技术股份有限公司 | 一种帮助随温度变化而失锁的频率源电路再次锁定的自校准系统 |
| CN204517792U (zh) * | 2015-05-15 | 2015-07-29 | 成都振芯科技股份有限公司 | 一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统 |
-
2015
- 2015-05-15 CN CN201510250700.0A patent/CN104811192B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6741846B1 (en) * | 1998-05-29 | 2004-05-25 | Silicon Laboratories Inc. | Method and apparatus for operating a PLL with a phase detector/sample hold circuit for synthesizing high-frequency signals for wireless communications |
| CN202435384U (zh) * | 2012-01-13 | 2012-09-12 | 成都创新达微波电子有限公司 | 一种基于电压预置技术的快速锁相合成器 |
| CN102868395A (zh) * | 2012-10-11 | 2013-01-09 | 广州润芯信息技术有限公司 | 锁相环频率综合器及开环频率粗调方法 |
| CN203289409U (zh) * | 2013-05-23 | 2013-11-13 | 江苏天源电子有限公司 | 一种快速优化自动频率校准电路 |
| CN104283553A (zh) * | 2013-07-02 | 2015-01-14 | 成都国腾电子技术股份有限公司 | 一种帮助随温度变化而失锁的频率源电路再次锁定的自校准系统 |
| CN103746688A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-04-23 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种自动频率调谐锁相环及其自动频率调谐方法 |
| CN204517792U (zh) * | 2015-05-15 | 2015-07-29 | 成都振芯科技股份有限公司 | 一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114598606A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-06-07 | 上海联虹技术有限公司 | 一种dsl设备的控制方法及dsl设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104811192B (zh) | 2018-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1815892B (zh) | 一种检测相位误差并产生控制信号的电路 | |
| CN104734696A (zh) | 锁相环频率校准电路及方法 | |
| CN100466475C (zh) | 锁相环频率合成器开关电容的自动调节方法及电路 | |
| CN102122953B (zh) | 具有扩展追踪范围的快速锁定全数字锁相回路 | |
| JPWO2011001652A1 (ja) | Ｐｌｌ回路、およびそれを搭載した無線通信装置 | |
| CN203289409U (zh) | 一种快速优化自动频率校准电路 | |
| US20170126237A1 (en) | Method and apparatus for calibrating a digitally controlled oscillator | |
| CN102571082B (zh) | 动态补偿压控振荡器中v2i管栅极漏电的锁相环 | |
| CN109547019A (zh) | 一种应用于宽调谐范围的双lc-vco结构锁相环及校准方法 | |
| CN104104385A (zh) | 一种高精度锁相环和锁相方法 | |
| US20140035649A1 (en) | Tuned resonant clock distribution system | |
| CN103023490B (zh) | 一种稳定锁相环路特性的电路 | |
| CN113839668A (zh) | 双模锁相环电路、振荡电路及振荡电路的控制方法 | |
| CN102710257B (zh) | 一种对频率锁定的方法、一种压控振荡器以及频率产生单元 | |
| JP5097235B2 (ja) | 半導体装置 | |
| CN204517792U (zh) | 一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统 | |
| US7741889B2 (en) | Phase locked loop with phase rotation for spreading spectrum | |
| CN104702271A (zh) | 锁相环电路及压控振荡器的特性曲线的校准方法 | |
| CN103312323B (zh) | 一种快速优化自动频率校准电路及算法 | |
| CN104811192A (zh) | 一种帮助频率源锁定到最佳控制电压点的系统及方法 | |
| US7474167B1 (en) | Capacitance switch circuitry for digitally controlled oscillators | |
| US11677353B2 (en) | Variable capacitor circuit and digitally-controlled oscillator including the same | |
| CN104283553B (zh) | 一种帮助随温度变化而失锁的频率源电路再次锁定的自校准系统 | |
| US7961039B2 (en) | Forwarded clock filtering | |
| US8264261B2 (en) | Method and apparatus for the controlled delay of an input signal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |