CN108616271A - 锁相环快速锁定电路 - Google Patents

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王希
龙强
田泽
邵刚
王晋
刘敏侠
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
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    • H03L7/113—Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using frequency discriminator

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

本发明属于集成电路领域，涉及一种锁相环快速锁定电路，包含鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器依次连接，鉴频鉴相器采用三态‑五态鉴频鉴相器，电荷泵由2路支路并联构成，所述三态‑五态鉴频鉴相器的输入端连接输入时钟信号，其另一个输入端连接分频器的输出端，三态‑五态鉴频鉴相器的四个输出端分别连接电荷泵的四个输入端；所述电荷泵的输出端连接环路滤波器的输入端，环路滤波器的输出端连接压控振荡器；压控振荡器的输出端连接分频器。与现有技术的数字电路相比，电路简单、占用面积小。

Description

锁相环快速锁定电路
技术领域
本发明属于集成电路领域，涉及一种锁相环快速锁定电路。
背景技术
锁相环是一种用来产生参考信号的相位有固定关系的电子控制系统。作为电子系统和设备的精确频率源，锁相环响应于输入信号的频率与相位，并自动提高或降低被控制的振荡器的频率，直至锁相环电路与参考信号在相位上符合为止。现代模拟锁相环一般包含相位比较器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器以及分频器，如图1所示。通过环路反馈，压控振荡器的输出信号频率被降低后，在相位比较器的输入端与参考信号的相位进行比较。经过环路作用，二者最终达到相位一致。环路滤波器连接于相位比较器之后，用于滤除电荷泵开关动作产生的电流中的高频分量，并将电流信号转化为电压信号，控制压控振荡器输出信号的频率。
在一般的锁相环结构中，带宽和锁定时间是一对矛盾关系，带宽越大，锁定时间越短。在特定应用中，对锁定时间和带宽都有一定要求，在带宽较窄时，要求锁定时间短，因此产生了满足特定带宽指标的快速锁定技术。
现在的快速锁定技术主要是根据影响环路带宽的因素，用数字方法对环路带宽进行调节。这一类方法的基本原理是在环路的捕获状态下，对电荷泵的电流或环路滤波器的参数进行调整，加大环路带宽，以加速环路的捕获速度，待环路锁定或接近锁定状态之后，恢复环路原有带宽。但是，电路结构复杂、占用面积大。
发明内容
本发明的目的是提供一种锁相环快速锁定电路，电路简单、占用面积小。
本发明的技术方案：
一种快速锁定锁相环电路，包含鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器依次连接，构成一个锁相回路，所述的鉴频鉴相器采用三态-五态鉴频鉴相器，电荷泵由2路并联构成，所述三态-五态鉴频鉴相器的输入端连接输入时钟信号，其另一个输入端连接分频器的输出端，其四个输出端分别连接电荷泵的四个输入端；所述电荷泵的输出端连接环路滤波器的输入端，环路滤波器的输出端连接压控振荡器；压控振荡器的输出端连接分频器。
所述三态-五态鉴频鉴相器工作在三态和五态两种模式下；电荷泵配合三态-五态鉴频鉴相器，工作在捕获和锁定两种模式下，当环路处于捕获状态时，三态-五态鉴频鉴相器工作在五态模式下，电荷泵工作在捕获模式下，增加了环路的锁定范围，减小了环路的锁定时间；当环路处于锁定状态时，三态-五态鉴频鉴相器工作在三态模式下，电荷泵工作在锁定模式下，电荷泵的导通时间减小。
本发明核心部分是三态-五态鉴频鉴相器和电荷泵，其余部分是为了实现本发明所述之方法、保证快速锁定功能实现的最小功能模块集。其他在此结构基础上所作之改动，或沿用本发明之思路，如切换鉴频鉴相器状态数以达到快速锁定功能目的者，亦涵盖于本发明内容范围之内。
有益效果：本发明采用模拟电路，与现有技术的数字电路相比，电路简单、占用面积小；对于只包含三态鉴频鉴相器的环路而言，三态-五态鉴频鉴相器能在环路的相位捕获过程中增大其线性范围，降低环路的杂散以及输出时钟噪声。
附图说明
图1为现有技术锁相环的示意图；
图2为实现本发明所述功能的核心部件示意图。
图3为本发明所述三态-五态鉴频鉴相器的工作状态图。
具体实施方式
以下为本发明的一种实施例。
一种快速锁定锁相环电路，包含鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器，所述的鉴频鉴相器采用三态-五态鉴频鉴相器，电荷泵由2路并联构成，所述三态-五态鉴频鉴相器的输入端连接输入时钟信号，其另一个输入端连接分频器的输出端，其四个输出端分别连接电荷泵的四个输入端；所述电荷泵的输出端连接环路滤波器的输入端，环路滤波器的输出端连接压控振荡器；压控振荡器的输出端连接分频器。
所述三态-五态鉴频鉴相器工作在三态和五态两种模式下；电荷泵配合三态-五态鉴频鉴相器，工作在捕获和锁定两种模式下，当环路处于捕获状态时，三态-五态鉴频鉴相器工作在五态模式下，电荷泵工作在捕获模式下，增加了环路的锁定范围，减小了环路的锁定时间；当环路处于锁定状态时，三态-五态鉴频鉴相器工作在三态模式下，电荷泵工作在锁定模式下，电荷泵的导通时间减小，电荷泵的输出电流减小，以降低环路的杂散以及输出时钟噪声。
当环路处于初始启动状态或进入捕获状态时，鉴频鉴相器工作在五态模式下，同时电荷泵处于捕获模式，其两个电流支路同时工作，其中的两个支路的电流大小相等，如图2所示。
此时鉴频鉴相器的状态图如图3中的五态模式。由于扩展了鉴频鉴相器的线性范围，能缩短环路的锁定时间。
待环路接近锁定状态，鉴频鉴相器切换到三态模式，同时电荷泵处于锁定模式，两条电流支路只有一个工作，减小该模块对输出噪声的贡献。

Claims (2)

1.一种快速锁定锁相环电路，包含鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器依次连接，构成一个锁相回路，其特征在于，所述的鉴频鉴相器采用三态-五态鉴频鉴相器，电荷泵由2路支路并联构成，所述三态-五态鉴频鉴相器的输入端连接输入时钟信号，其另一个输入端连接分频器的输出端，三态-五态鉴频鉴相器的四个输出端分别连接电荷泵的四个输入端；所述电荷泵的输出端连接环路滤波器的输入端，环路滤波器的输出端连接压控振荡器；压控振荡器的输出端连接分频器。
2.如权利要求1所述快速锁定锁相环电路，其特征在于，三态-五态鉴频鉴相器工作在三态和五态两种模式下，电荷泵配合三态-五态鉴频鉴相器，工作在捕获和锁定两种模式下；当环路处于捕获状态时，三态-五态鉴频鉴相器工作在五态模式下，电荷泵工作在捕获模式下；当环路处于锁定状态时，三态-五态鉴频鉴相器工作在三态模式下，电荷泵工作在锁定模式下。
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