CN106656051A - 一种带自校准的频率调制解调器电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带自校准的频率调制解调器电路，包括：控制电路、压控电流源、第一电容、放电开关、采样电路、第二电容、迟滞比较器、判断电路、电荷泵和第三电容；控制电路分别与压控电流源、判断电路、采样电路以及放电开关第一端相连；压控电流源还分别与第三电容一端、电荷泵、判断电路、采样电路、第一电容一端以及放电开关第二端相连；第三电容的另一端接地；电荷泵与判断电路相连；放电开关第三端与第一电容另一端相连，并接地；采样电路还经第二电容一端连接至迟滞比较器；第二电容另一端接地。本发明所提出的一种带自校准的频率调制解调器电路能够在载波存在较大的频率偏差时实现调频信号的解调，并具有较低电路功耗。

Description

一种带自校准的频率调制解调器电路

技术领域

本发明涉及一种带自校准的频率调制解调器电路。

背景技术

当前频率调制解调器电路种类多种多样，如有过零检测、锁相环解调、延迟锁相环延迟采样、相移解调等技术。当这些电路中需要使用到很多模拟电路模块，而造成较大功耗。因此，本专利提出一种基于电容充放电的频率调制解调器电路。由于只使用较少模拟电路模块，因而具有低功耗的优点。由于输入载波频率偏差会极大地影响解调结果。为了提高解调器电路抗载波频率偏差的能力，还提出了一种自校准电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带自校准的频率调制解调器电路，以克服现有技术中存在缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种带自校准的频率调制解调器电路，包括：控制电路、压控电流源、第一电容、放电开关、采样电路、第二电容、迟滞比较器、判断电路、电荷泵和第三电容；所述控制电路分别与所述压控电流源、所述判断电路、所述采样电路以及所述放电开关第一端相连；所述压控电流源还分别与所述第三电容一端、所述电荷泵、所述判断电路、所述采样电路、所述第一电容一端以及所述放电开关第二端相连；所述第三电容的另一端接地；所述电荷泵与所述判断电路相连；所述放电开关第三端与所述第一电容另一端相连，并接地；所述采样电路还经所述第二电容一端连接至所述迟滞比较器；所述第二电容另一端接地。

在本发明一实施例中，在信号解调过程中，所述控制电路根据输入的调频信号，循环地产生一控制信号组；单次循环的控制信号组包括一第一充电脉冲、一采样脉冲、一第一放电脉冲和一判断脉冲。

在本发明一实施例中，在单次循环控制信号中：

产生所述第一放电脉冲；当所述第一放电脉冲有效时，所述放电开关闭合，所述第一电容短接至地，而消除其上的电荷；；

在所述第一放电脉冲结束后，产生所述第一充电脉冲，当所述第一充电脉冲有效时，所述压控电流源向所述第一电容进行充电；

在所述第一充电脉冲结束后，产生所述采样脉冲；当所述采样脉冲有效时，所述采样电路对所述第一电容上的电压或电荷量进行采样，并使所述第二电容的电压或电荷量与所述第一电容上的电压或电荷量成正比，进而形成采样信号；

将所述采样信号输入至所述迟滞比较器中与其电压阈值作比较，并根据比较结果生成最终的解调信号。

在本发明一实施例中，所述第一充电脉冲的有效持续时间长度为当前1个或连续多个调频信号的周期之和。

在本发明一实施例中，在所述采样脉冲结束后，产生所述判断脉冲；当所述判断脉冲有效时，所述判断电路将根据一预设的上阈值电压和一预设的下阈值电压对所述第一电容上的电压进行判断；

记所述压控电流源的电流大小与其输入的电流控制信号电压成正比；

如果所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压，则所述判断电路产生一第二放电信号；且当所述第二放电信号变为有效时，所述电荷泵对所述第三电容进行放电，从而降低所述电流控制信号的电压，所述压控电流源的电流变小；

如果所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压，则所述判断电路产生一第二充电信号；当该第二充电信号变为有效时，所述电荷泵对所述第三电容进行充电，从而升高所述电流控制信号的电压，所述压控电流源的电流变大。

在本发明一实施例中，所述第二放电信号与所述第二充电信号按照如下方式变为有效：

当所述判断电路在所述判断脉冲的激励下检测到所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压时，所述判断电路置所述第二充电信号为有效电平，否则置为无效电平；如果检测到所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压时，所述判断电路置所述第二放电信号为有效电平，否则置为无效电平。

在本发明一实施例中，所述第二放电信号与所述第二充电信号按照如下方式变为有效：

当所述判断电路在所述判断脉冲的激励下检测到所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压时，所述判断电路将在所述第二充电信号上产生脉冲；如果检测到所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压时，所述判断电路将在所述第二放电信号上产生脉冲。

在本发明一实施例中，在所述采样脉冲结束后，产生所述判断脉冲；当所述判断脉冲有效时，所述判断电路将根据一预设的上阈值电压和一预设的下阈值电压对所述第一电容上的电压进行判断；

记所述压控电流源的电流大小与其输入的电流控制信号电压成反比；

如果所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压，则所述判断电路产生一第二充电信号；且当所述第二充电信号变为有效时，所述电荷泵对所述第三电容进行充电，从而提高所述电流控制信号的电压，所述压控电流源的电流变小；

如果所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压，则所述判断电路产生一第二放电信号；当该第二放电信号变为有效时，所述电荷泵对所述第三电容进行放电，从而降低所述电流控制信号的电压，所述压控电流源的电流变大。

在本发明一实施例中，所述第二放电信号与所述第二充电信号按照如下方式变为有效：

当所述判断电路在所述判断脉冲的激励下检测到所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压时，所述判断电路置所述第二放电信号为有效电平，否则置为无效电平；如果检测到所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压时，所述判断电路置所述第二充电信号为有效电平，否则置为无效电平。

在本发明一实施例中，所述第二放电信号与所述第二充电信号按照如下方式变为有效：

当所述判断电路在所述判断脉冲的激励下检测到所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压时，所述判断电路将在所述第二放电信号上产生脉冲；如果检测到所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压时，所述判断电路将在所述第二充电信号上产生脉冲。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明所提出的一种带自校准的频率调制解调器电路能够在载波存在较大的频率偏差和漂移时实现调频信号的解调，并具有较低电路功耗。该自校准电路可以自动检测载波频率偏差并对解调器电路进行校准，以减少频率偏差对解调器电路的影响。

附图说明

图1为本发明中一种带自校准的频率调制解调器电路的电路原理图。

图2为本发明一实施例中带自校准的频率调制解调器采用解调方式工作的信号时序图。

图3为本发明一实施例中带自校准的频率调制解调器采用自校准方式工作的信号时序图。

图4为本发明另一实施例中带自校准的频率调制解调器采用自校准方式工作的信号时序图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供一种带自校准的频率调制解调器电路，如图1所示，包括：控制电路、压控电流源、第一电容、放电开关、采样电路、第二电容、迟滞比较器、判断电路、电荷泵和第三电容；控制电路分别与压控电流源、判断电路、采样电路以及放电开关第一端相连；压控电流源还分别与第三电容一端、电荷泵、判断电路、采样电路、第一电容一端以及放电开关第二端相连；第三电容的另一端接地；电荷泵与判断电路相连；放电开关第三端与第一电容另一端相连，并接地；采样电路还经第二电容一端连接至迟滞比较器；第二电容另一端接地。

进一步的，在本实施例中，在频率调制过程中，控制电路根据输入的调频信号，循环地产生一控制信号组；单次循环的控制信号组包括一第一充电脉冲、一采样脉冲、一第一放电脉冲和一判断脉冲。

进一步的，在本实施例中，在单周期控制信号中：

图2所示为解调器工作时的信号时序图，其中ODA为原始频率调制数据信号，Vin为输入的频率调制信号，CKC为第一充电脉冲，CKS为采样脉冲，CKR为第一放电脉冲，VFC为第一电容上的电压，VSC为第二电容上的电压即采样信号，DAO为解调信号。

进一步的，在本实施例中，由于控制信号具有周期循环产生，无法区分信号产生先后，为了便于解释说明，假设首先产生所述第一放电脉冲：

首先产生第一充电脉冲；在本实施例中，第一充电脉冲CKC的有效持续时间长度为当前连续2个调频信号Vin的周期之和。当第一充电脉冲CKC有效时，压控电流源向第一电容进行充电，第一电容电压VFC升高；

在第一充电脉冲结束后，产生采样脉冲CKS；当采样脉冲CKS有效时，采样电路对第一电容上的电压VFC进行电压采样，并使第二电容的电压等于第一电容上的电压VFC，进而形成采样信号VSC；

在采样脉冲CKS结束后，产生第一放电脉冲CKR；在第一放电脉冲CKR有效高电平下，放电开关闭合，将第一电容上的电荷进行清零而其电压VFC归零

采样信号VSC经过迟滞比较器后，生成最终的解调信号DAO。

在本实施例中，该解调器按照以上方式轮替的产生控制信号组，第一充电脉冲、采样脉冲和第一放电脉冲理论上不相互交叠。

进一步的，在本实施例中，如图3所示，为解调器采用自校准电平方式工作时的信号时序图。其中，VTU为上阈值电压，VTB为下阈值电压，VFC为第一电容上的电压，CKD为判断脉冲，CKW为第二放电信号电压，CKU为第二充电信号电压，VIC为电流控制信号电压。

进一步的，在本实施例中，如图4所示，为解调器采用自校准脉冲方式工作时的信号时序图。其中，VTU为上阈值电压，VTB为下阈值电压，VFC为第一电容上的电压，CKD为判断脉冲，CKW为第二放电信号电压，CKU为第二充电信号电压，VIC为电流控制信号电压。

进一步的，在本实施例中，压控电流源的充电电流大小由电流控制信号决定；较佳地，电流控制信号电压越大则压控电流源电流越大，也即压控电流源的电流大小与其输入的电流控制信号电压成正比。在采样脉冲CKS结束后，产生判断脉冲CKD；当判断脉冲CKD高有效时，判断电路将根据一预设的上阈值电压VTU和一预设的下阈值电压VTB对第一电容上的电压VFC进行判断；

如果第一电容上的电压VFC高于上阈值电压VTU，则判断电路将第二放电信号CKW设置为有效高电平，电荷泵对第三电容进行放电，使电流控制信号电压VIC降低，从而压控电流源电流变小；

如果第一电容上的电压VFC低于下阈值电压VTB，则判断电路产生将第二充电信号CKU设置为有效高电平，电荷泵对第三电容进行充电，使电流控制信号电压VIC升高，从而压控电流源电流变大。

在本实施例中，通过上述过程完成自校准，解调器将保证第一电容每次充电后的电压处于上阈值电压和下阈值电压之间。

进一步的，当压控电流源的电流大小与其输入的电流控制信号电压成正比，第二放电信号与第二充电信号亦可以通过采用脉冲方式变为有效：

当判断电路在判断脉冲CKD的激励下检测到第一电容上的电压VFC低于下阈值电压VTB时，判断电路将在第二充电信号CKU上产生脉冲；如果检测到第一电容上的电压VFC高于上阈值电压VTU时，判断电路将在所述第二放电信号CKW上产生脉冲。

进一步的，当压控电流源的电流大小与其输入的电流控制信号电压成反比时，在采样脉冲CKS结束后，产生判断脉冲CKD；当判断脉冲CKD有效时，判断电路将根据一预设的上阈值电压VTU和一预设的下阈值电压VTB对第一电容上的电压VFC进行判断；

如果第一电容上的电压VFC高于所述上阈值电压VTU，则判断电路产生一第二充电信号CKU；且当第二充电信号CKU变为有效时，电荷泵对第三电容进行充电，从而提高电流控制信号的电压VIC，压控电流源的电流变小；

如果第一电容上的电压VFC低于下阈值电压VTB，则判断电路产生一第二放电信号CKW；当该第二放电信号CKW变为有效时，电荷泵对第三电容进行放电，从而降低电流控制信号VIC的电压，压控电流源的电流变大。

进一步的，当压控电流源的电流大小与其输入的电流控制信号电压成反比时，第二放电信号与第二充电信号按照如下方式变为有效：

当判断电路在判断脉冲的激励下检测到第一电容上的电压VFC低于下阈值电压VTB时，判断电路置第二放电信号CKW为有效电平，否则置为无效电平；如果检测到第一电容上的电压VFC高于上阈值电压VTU时，判断电路置第二充电信号CKU为有效电平，否则置为无效电平。

第二放电信号与第二充电信号也可按照如下方式变为有效：

当判断电路在判断脉冲的激励下检测到所述第一电容上的电压VFC低于下阈值电压VTB时，判断电路将在第二放电信号CKW上产生脉冲；如果检测到第一电容上的电压VFC高于上阈值电压VTU时，判断电路将在第二充电信号CKU上产生脉冲。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带自校准的频率调制解调器电路，其特征在于，包括：控制电路、压控电流源、第一电容、放电开关、采样电路、第二电容、迟滞比较器、判断电路、电荷泵和第三电容；所述控制电路分别与所述压控电流源、所述判断电路、所述采样电路以及所述放电开关第一端相连；所述压控电流源还分别与所述第三电容一端、所述电荷泵、所述判断电路、所述采样电路、所述第一电容一端以及所述放电开关第二端相连；所述第三电容的另一端接地；所述电荷泵与所述判断电路相连；所述放电开关第三端与所述第一电容另一端相连，并接地；所述采样电路还经所述第二电容一端连接至所述迟滞比较器；所述第二电容另一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种带自校准的频率调制解调器电路，其特征在于，在信号解调过程中，所述控制电路根据输入的调频信号，循环地产生一控制信号组；单次循环的控制信号组包括一第一充电脉冲、一采样脉冲、一第一放电脉冲和一判断脉冲。

3.根据权利要求2所述的一种带自校准的频率调制解调器电路，其特征在于，在单次循环控制信号中：

产生所述第一放电脉冲；当所述第一放电脉冲有效时，所述放电开关闭合，所述第一电容短接至地，而消除其上的电荷；

在所述第一放电脉冲结束后，产生所述第一充电脉冲，当所述第一充电脉冲有效时，所述压控电流源向所述第一电容进行充电；

在所述第一充电脉冲结束后，产生所述采样脉冲；当所述采样脉冲有效时，所述采样电路对所述第一电容上的电压或电荷量进行采样，并使所述第二电容的电压或电荷量与所述第一电容上的电压或电荷量成正比，进而形成采样信号；

将所述采样信号输入至所述迟滞比较器中与其电压阈值作比较，并根据比较结果生成最终的解调信号。

4.根据权利要求3所述的一种带自校准的频率调制解调器电路，其特征在于，所述第一充电脉冲的有效持续时间长度为当前1个或连续多个调频信号的周期之和。

5.根据权利要求3所述的一种带自校准的频率调制解调器电路，其特征在于，在所述采样脉冲结束后，产生所述判断脉冲；当所述判断脉冲有效时，所述判断电路将根据一预设的上阈值电压和一预设的下阈值电压对所述第一电容上的电压进行判断；

记所述压控电流源的电流大小与其输入的电流控制信号电压成正比；

如果所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压，则所述判断电路产生一第二放电信号；且当所述第二放电信号变为有效时，所述电荷泵对所述第三电容进行放电，从而降低所述电流控制信号的电压，所述压控电流源的电流变小；

如果所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压，则所述判断电路产生一第二充电信号；当该第二充电信号变为有效时，所述电荷泵对所述第三电容进行充电，从而升高所述电流控制信号的电压，所述压控电流源的电流变大。

6.根据权利要求5所述的一种带自校准的频率调制解调器电路，其特征在于，所述第二放电信号与所述第二充电信号按照如下方式变为有效：

当所述判断电路在所述判断脉冲的激励下检测到所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压时，所述判断电路置所述第二充电信号为有效电平，否则置为无效电平；如果检测到所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压时，所述判断电路置所述第二放电信号为有效电平，否则置为无效电平。

7.根据权利要求5所述的一种带自校准的频率调制解调器电路，其特征在于，所述第二放电信号与所述第二充电信号按照如下方式变为有效：

当所述判断电路在所述判断脉冲的激励下检测到所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压时，所述判断电路将在所述第二充电信号上产生脉冲；如果检测到所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压时，所述判断电路将在所述第二放电信号上产生脉冲。

8.根据权利要求3所述的一种带自校准的频率调制解调器电路，其特征在于，在所述采样脉冲结束后，产生所述判断脉冲；当所述判断脉冲有效时，所述判断电路将根据一预设的上阈值电压和一预设的下阈值电压对所述第一电容上的电压进行判断；

记所述压控电流源的电流大小与其输入的电流控制信号电压成反比；

如果所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压，则所述判断电路产生一第二充电信号；且当所述第二充电信号变为有效时，所述电荷泵对所述第三电容进行充电，从而提高所述电流控制信号的电压，所述压控电流源的电流变小；

如果所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压，则所述判断电路产生一第二放电信号；且当该第二放电信号变为有效时，所述电荷泵对所述第三电容进行放电，从而降低所述电流控制信号的电压，所述压控电流源的电流变大。

9.根据权利要求8所述的一种带自校准的频率调制解调器电路，其特征在于，所述第二放电信号与所述第二充电信号按照如下方式变为有效：

当所述判断电路在所述判断脉冲的激励下检测到所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压时，所述判断电路置所述第二放电信号为有效电平，否则置为无效电平；如果检测到所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压时，所述判断电路置所述第二充电信号为有效电平，否则置为无效电平。

10.根据权利要求8所述的一种带自校准的频率调制解调器电路，其特征在于，所述第二放电信号与所述第二充电信号按照如下方式变为有效：

当所述判断电路在所述判断脉冲的激励下检测到所述第一电容上的电压低于所述下阈值电压时，所述判断电路将在所述第二放电信号上产生脉冲；如果检测到所述第一电容上的电压高于所述上阈值电压时，所述判断电路将在所述第二充电信号上产生脉冲。