CN109861687A - 支持低输入参考频率的混合结构锁相环及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持低输入参考频率的混合结构锁相环，包括参考时钟、相位调节模块、频率调节模块、频率振荡器和分频器。本发明还公开了一种混合结构锁相环的运行方法，可在混合结构锁相环中支持低输入参考频率，该混合结构锁相环包括可同时接收模拟信号KP和数字信号KI的混合结构的频率振荡器，接收相位调节模块发送的模拟信号KP以及频率调节模块发送的数字信号KI；合并模拟信号KP和数字信号KI；将合并后的信号经分频器变换频率后，分别将反馈时钟信号返回至相位调节模块和频率调节模块。本发明既能支持低输入参考频率，又具有结构简单、调节精度高、功耗低等特点。

Description

支持低输入参考频率的混合结构锁相环及其运行方法

技术领域

本发明涉及电子电路及半导体技术领域，具体涉及一种支持低输入参考频率的混合结构锁相环及其运行方法。

背景技术

由于模拟信号具有高精度的特点，所以能够实现非常细微的相位调节和对准，但传统的模拟锁相环在低输入频率下的滤波器面积非常大，不利于集成；而利用数字技术实现的积分器，虽然具有面积小的优势，可以方便的实现片上集成；但数字技术因为固有的量化限制，往往具有一个固定的误差极小值，为了改善该极小值带来的限制，往往需要配套发展出复杂的控制方法，或对工艺等其他条件存在较高的要求。

传统的模拟锁相环由于对环路稳定性的要求，环路带宽一般小于输入参考频率的1/10。如果锁相环输入的参考频率很低(比如32.768kHz)，那么就会要求环路带宽非常小，比如3.2768kHz；而传统的模拟锁相环的环路滤波器的尺寸和环路带宽成反比，也就是说环路带宽越小，环路滤波器的尺寸就越大；而在几kHz这种级别带宽下所要求的环路滤波器的尺寸已经太大而不适合在芯片内集成了；所以传统的模拟锁相环，如图1所示，针对低输入参考频率的应用往往会将环路滤波器置于芯片之外，但这种方案在成本上会需要多出至少一个芯片管脚和一个外置的分立元件，具有一定的成本代价，使用上也不够方便。

而，在专利申请号为CN201680017779的专利“具有宽锁定范围的混合锁相环”中，在锁相环系统中实现了两个闭环结构（而非传统模拟锁相环的一个闭环结构），额外增加了42/44构成的一个频率捕捉和调谐环路，利用这个额外的环路来帮助实现锁相环宽频率范围的锁定；但这种方法因为有两个互相耦合的闭环同时在工作，整个系统稳定性的设计和控制会很麻烦；而且在单个环路滤波器14中仍然和传统的模拟锁相环一样实现了KI+KP的滤波控制，所以应用在模拟锁相环当中的话，其面积依然会很大。

为实现面积的减小，可采用全数字锁相环(ADPLL)，因为环路滤波器是在数字电路域实现的，只需要一个简单的累加器就可以实现积分的功能，所以在很低的环路带宽要求下仍然可以做到非常小的面积；但是全数字锁相环（ADPLL）有致命缺点，首先，因为数字控制振荡器固有的数字信号量化的问题，产生的时钟抖动容易偏大，不好控制；其次，时间-数字转换器（TDC）因为功耗和精度的折中，其信号捕捉范围比较有限，因此导致锁定时间比较长。

发明内容

基于此，针对上述问题，有必要提出一种既能支持低输入参考频率，又具有结构简单、调节精度高、功耗低等特点的混合结构锁相环及其运行方法。

本发明提供了一种支持低输入参考频率的混合结构锁相环，其技术方案如下：

一种支持低输入参考频率的混合结构锁相环，包括参考时钟、相位调节模块、频率调节模块、频率振荡器和分频器，所述参考时钟的第一信号输出端连接所述相位调节模块的第一信号输入端，所述参考时钟的第二信号输出端连接所述频率调节模块的第一信号输入端；所述相位调节模块的信号输出端连接所述频率振荡器的第一信号输入端，所述频率调节模块的信号输出端连接所述频率振荡器的第二信号输入端；所述频率振荡器的信号输出端连接所述分频器的信号输入端，所述分频器的第一信号输出端连接所述相位调节模块的第二信号输入端，所述分频器的第二信号输出端连接所述频率调节模块的第二信号输入端。

在本技术方案中，相位调节模块分别接收参考时钟信号和环路的反馈时钟信号后，以模拟信号KP的形式去控制频率振荡器；同时，频率振荡器还接收频率调节模块输出的数字信号KI；而频率振荡器在接收到两个信号所蕴含的信息合并后转换成输出频率的变化，由于参考时钟信号的频率较低，而频率振荡器的输出频率较高，所以需要一个分频器实现频率的变换，这也是锁相环路中常用的功能模块，从而实现了环路的正常工作，也通过模拟电路技术和数字电路技术的混合来实现了对低输入参考频率的支持。

优选的，还包括状态和参数控制器，所述状态和参数控制器的第一信号输出端连接所述相位调节模块的第三信号输入端，状态和参数控制器的第二信号输出端连接所述频率调节模块的第三信号输入端，状态和参数控制器的第三信号输出端连接所述频率振荡器的第三信号输入端。

为了减小抖动(jitter)，提高输出时钟的性能，不管是相位调节模块还是频率调节模块的输出，都希望他们导致频率振荡器的阶跃变化值能够小一些；但对应的不利之处是，锁相环的频率捕捉范围也会变小，而且锁定时间也会恶化很多，而在本技术方案中，通过状态和参数控制器来控制整个锁相环的运行过程，可通过状态和参数控制器来矫正模块的参数，以及对锁定状态的控制，进而解决和优化这些缺点。

优选的，所述频率振荡器为可同时接收模拟信号KP和数字信号KI的混合结构的频率振荡器。因为相位调节模块和频率调节模块是同时工作的，他们共同构成一个单环结构(KP+KI)；所以后续的的频率振荡器其输入必须是混合结构，能够分别接受频率调节模块的数字信号的输入和相位调节模块的模拟信号的输入，将两个信号所蕴含的信息合并后转换成输出频率的变化。

优选的，所述相位调节模块内设有高频滤波器，该高频滤波器用于过滤高频信号，并将过滤后的模拟信号KP发送至频率振荡器。相位调节模块根据输入的参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位差产生一个宽度对应变化的脉冲信号（可以采用传统的鉴频鉴相器实现该功能），该脉冲经过模块内部的高频滤波器滤除高频信号（其带宽比环路带宽要高，所以该高频滤波器比传统模拟锁相环的环路滤波器面积小很多）后，以模拟信号的形式去控制混合结构的频率振荡器。

优选的，所述频率调节模块内设有积分器，该积分器用于将两个输入信号的差值加以累计。频率调节模块对输入的参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位关系进行比较（可由开关式鉴相器BBPD实现），相位比较结果的单个或多个样本经过一些计算规则后就可以推测出两个时钟信号之间的频率关系，这种频率关系可以用来控制后续频率振荡器的频率应该上升、下降或是维持不变；频率调节模块内部都带有一个积分器的功能（可以用数字的累加器实现），根据推测的时钟间频率关系，指导积分器数值的变化（上升、下降或不变），而后级频率振荡器的频率则和积分器的数值大小直接相关。

本发明还提供了一种支持低输入参考频率的混合结构锁相环的运行方法，其技术方案如下：

一种支持低输入参考频率的混合结构锁相环的运行方法，可在混合结构锁相环中支持低输入参考频率，该混合结构锁相环包括可同时接收模拟信号KP和数字信号KI的混合结构的频率振荡器，包括以下步骤：

接收相位调节模块发送的模拟信号KP；

接收频率调节模块发送的数字信号KI；

合并所接收到的模拟信号KP和数字信号KI；

将合并后的信号经分频器变换频率后，分别将反馈时钟信号返回至相位调节模块和频率调节模块。

在本技术方案中，通过混合结构的频率振荡器同时接收相位调节模块输出的模拟信号KP和频率调节模块输出的数字信号KI，而频率调节模块输出给频率振荡器的数字信对频率的改变是存在一个量化误差的，会因此带来一个抖动(jitter)最小值的精度限制；为了对抖动(jitter)的精度限制越小越好，本技术方案同时采用相位调节模块(KP支路)输出模拟电路的技术来实现，因此改善了频率调节模块的数字量化带来的抖动；而后，混合结构的频率振荡器将模拟信号KP和数字信号KI合并后输出，形成完整的锁相环路。

优选的，所述相位调节模块向混合结构的频率振荡器发送模拟信号KP之前，还包括以下步骤：

A10、接收参考时钟信号和环路的反馈时钟信号；

A20、根据参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位差，生成一个脉冲信号；

A30、滤除脉冲信号的高频信号后，形成模拟信号KP；

A40、向混合结构的频率振荡器输出该模拟信号KP。

相位调节模块根据输入的参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位差产生一个宽度对应变化的脉冲信号（可以采用传统的鉴频鉴相器实现该功能），该脉冲经过模块内部的高频滤波器滤除高频信号（其带宽比环路带宽要高，所以该滤波器比传统模拟锁相环的环路滤波器面积小很多）后，以模拟信号的形式去控制混合结构的频率振荡器。

优选的，所述频率调节模块向混合结构的频率振荡器发送数字信号KI之前，还包括以下步骤：

B10、接收参考时钟信号和环路的反馈时钟信号；

B20、对参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位关系进行比较，获取参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的频率关系；

B30、根据获取的频率关系，调节积分器的数值变化；

B40、向混合结构的频率振荡器输出频率调节后的数字信号KI。

频率调节模块对输入的参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位关系进行比较（可由开关式鉴相器BBPD实现），相位比较结果的单个或多个样本经过一些计算规则后就可以推测出两个时钟信号之间的频率关系，这种频率关系可以用来控制后续频率振荡器的频率应该上升、下降或是维持不变；这个模块内部都带有一个积分器的功能（可以用数字的累加器实现），根据推测的时钟间频率关系，指导积分器数值的变化（上升、下降或不变），而后级频率振荡器的频率则和积分器的数值大小直接相关。

优选的，在混合结构锁相环正常运行之前，通过状态和参数控制器进行控制，具体控制步骤如下：

S10、运行状态初始化；

S20、分别对相位调节模块、频率调节模块以及混合结构的频率振荡器的参数进行矫正；

S30、启动环路，并放大相位调节模块和频率调节模块中与环路锁定范围和时间相关的参数；

S40、调整相位调节模块和频率调节模块中的参数至正常值，进入环路正常工作状态。

在本技术方案中，由状态和参数控制器控制整个锁相环的运行过程，首先进行初始化，在该初始状态下锁相环被关闭，电路系统不工作；然后进行模块参数矫正，锁相环的整体闭环系统并未启动，该状态下对模块电路进行参数矫正，比如对频率振荡器进行频率范围矫正和定位，以便应对工艺，电压，温度等带来的偏差，更好的保持电路的一致性，能够有效减小环路锁定时需要捕获的频率范围和锁定时间；矫正完成后，启动环路，并在该状态下帮助环路在刚启动的过程中进行快速锁定，此时，状态和参数控制器将相位调节模块和频率调节模块中与环路锁定范围和时间相关参数放大后输出，提高启动过程中环路的锁定性能；随后进入正常环路工作状态，进入该状态后，状态和参数控制器将相位调节模块和频率调节模块中的控制参数恢复正常值大小，由于环路已经完成了频率的锁定过程，此时主要追求的是更小抖动，更稳定的时钟性能。

优选的，所述步骤S30还包括以下步骤：

S301、预设定一个固定的时间阈值；

S302、判断停留在步骤S30中锁定状态的时限是否超过该预设定的阈值，如果是，则进入步骤S40；反之，则返回步骤S30。

虽然在启动环路的过程中提高了环路的锁定性能，但相应的，此时输出时钟的抖动性能是比较差的，为了简化操作和控制，可预设一个固定的时间阈值，当停留在锁定状态的时间超限后自动进入环路正常工作状态。

本发明的有益效果是：

1、本发明可以在支持低输入参考频率的条件下实现电路在芯片内集成，无需额外的管脚，节省了成本，同时具有良好的易用性。

2、本发明相位调节模块(KP支路)使用了模拟电路技术实现，频率调节模块(KI支路)使用了数字技术实现，并通过一个混合结构的频率振荡器实现输入信号的合并，因此既支持低输入参考频率，又提高了调节精度。

3、电路结构简单，只需用很低的功耗就能实现该方案。

4、在设计复杂度不高的同时，具有较好的输出时钟抖动(jitter)性能。

5、本发明定义了锁相环的运行方法，运行时先进行模块参数矫正，然后通过放大控制参数来实现环路的快速锁定，最后才切换到正常的控制参数，以便提高输出时钟的稳定性。

附图说明

图1是传统锁相环的内部电路流向图；

图2是本发明实施例所述支持低输入参考频率的混合结构锁相环的运行原理框图；

图3是本发明实施例所述混合结构锁相环的运行方法的流程图；

图4是本发明实施例所述状态和参数控制器进行环路控制的流程图；

图5是本发明实施例所述锁相环的内部电路流向图。

附图标记说明：

10-参考时钟；20-相位调节模块；201-高频滤波器；30-频率调节模块；301-积分器；40-频率振荡器；50-分频器；60-状态和参数控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1

如图2所示，一种支持低输入参考频率的混合结构锁相环，包括参考时钟10、相位调节模块20、频率调节模块30、频率振荡器40和分频器50，所述参考时钟10的第一信号输出端连接所述相位调节模块20的第一信号输入端，所述参考时钟10的第二信号输出端连接所述频率调节模块30的第一信号输入端；所述相位调节模块20的信号输出端连接所述频率振荡器40的第一信号输入端，所述频率调节模块30的信号输出端连接所述频率振荡器40的第二信号输入端；所述频率振荡器40的信号输出端连接所述分频器50的信号输入端，所述分频器50的第一信号输出端连接所述相位调节模块20的第二信号输入端，所述分频器50的第二信号输出端连接所述频率调节模块30的第二信号输入端。

在本实施例中，相位调节模块20分别接收参考时钟信号和环路的反馈时钟信号后，以模拟信号KP的形式去控制频率振荡器40；同时，频率振荡器40还接收频率调节模块30输出的数字信号KI；而频率振荡器40在接收到两个信号所蕴含的信息合并后转换成输出频率的变化，由于参考时钟信号的频率较低，而频率振荡器40的输出频率较高，所以需要一个分频器50实现频率的变换，这也是锁相环路中常用的功能模块，从而实现了环路的正常工作，也通过模拟电路技术和数字电路技术的混合来实现了对低输入参考频率的支持。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，还包括状态和参数控制器60，所述状态和参数控制器60的第一信号输出端连接所述相位调节模块20的第三信号输入端，状态和参数控制器60的第二信号输出端连接所述频率调节模块30的第三信号输入端，状态和参数控制器60的第三信号输出端连接所述频率振荡器40的第三信号输入端。

为了减小抖动(jitter)，提高输出时钟的性能，不管是相位调节模块20还是频率调节模块30的输出，都希望他们导致频率振荡器40的阶跃变化值能够小一些；但对应的不利之处是，锁相环的频率捕捉范围也会变小，而且锁定时间也会恶化很多，而在本实施例中，通过状态和参数控制器60来控制整个锁相环的运行过程，可通过状态和参数控制器60来矫正模块的参数，以及对锁定状态的控制，进而解决和优化这些缺点。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上，所述频率振荡器40为可同时接收模拟信号KP和数字信号KI的混合结构的频率振荡器40。因为相位调节模块20和频率调节模块30是同时工作的，他们共同构成一个单环结构(KP+KI)；所以后续的的频率振荡器40其输入必须是混合结构，能够分别接受频率调节模块30的数字信号的输入和相位调节模块20的模拟信号的输入，将两个信号所蕴含的信息合并后转换成输出频率的变化。

实施例4

本实施例在实施例1的基础上，所述相位调节模块20内设有高频滤波器201，该高频滤波器201用于过滤高频信号，并将过滤后的模拟信号KP发送至频率振荡器40。相位调节模块20根据输入的参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位差产生一个宽度对应变化的脉冲信号（可以采用传统的鉴频鉴相器实现该功能），该脉冲经过模块内部的高频滤波器201滤除高频信号（其带宽比环路带宽要高，所以该高频滤波器201比传统模拟锁相环的环路滤波器面积小很多）后，以模拟信号的形式去控制混合结构的频率振荡器40。

实施例5

本实施例在实施例1的基础上，所述频率调节模块30内设有积分器301，该积分器301用于将两个输入信号的差值加以累计。频率调节模块30对输入的参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位关系进行比较（可由开关式鉴相器BBPD实现），相位比较结果的单个或多个样本经过一些计算规则后就可以推测出两个时钟信号之间的频率关系，这种频率关系可以用来控制后续频率振荡器40的频率应该上升、下降或是维持不变；频率调节模块30内部都带有一个积分器301的功能（可以用数字的累加器实现），根据推测的时钟间频率关系，指导积分器301数值的变化（上升、下降或不变），而后级频率振荡器40的频率则和积分器301的数值大小直接相关。

实施例6

本实施例为实施例1的方法，如图3所示，一种支持低输入参考频率的混合结构锁相环的运行方法，可在混合结构锁相环中支持低输入参考频率，该混合结构锁相环包括可同时接收模拟信号KP和数字信号KI的混合结构的频率振荡器40，包括以下步骤：

接收相位调节模块20发送的模拟信号KP；

接收频率调节模块30发送的数字信号KI；

合并所接收到的模拟信号KP和数字信号KI；

将合并后的信号经分频器50变换频率后，分别将反馈时钟信号返回至相位调节模块20和频率调节模块30。

在本实施例中，通过混合结构的频率振荡器40同时接收相位调节模块20输出的模拟信号KP和频率调节模块30输出的数字信号KI，而频率调节模块30输出给频率振荡器40的数字信对频率的改变是存在一个量化误差的，会因此带来一个抖动(jitter)最小值的精度限制；为了对抖动(jitter)的精度限制越小越好，本技术方案同时采用相位调节模块20(KP支路)输出模拟电路的技术来实现，因此改善了频率调节模块30的数字量化带来的抖动；而后，混合结构的频率振荡器40将模拟信号KP和数字信号KI合并后输出，形成完整的锁相环路。

实施例7

本实施例为实施例1的方法，其在实施例6的基础上，所述相位调节模块20向混合结构的频率振荡器40发送模拟信号KP之前，还包括以下步骤：

A10、接收参考时钟信号和环路的反馈时钟信号；

A20、根据参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位差，生成一个脉冲信号；

A30、滤除脉冲信号的高频信号后，形成模拟信号KP；

A40、向混合结构的频率振荡器40输出该模拟信号KP。

相位调节模块20根据输入的参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位差产生一个宽度对应变化的脉冲信号（可以采用传统的鉴频鉴相器实现该功能），该脉冲经过模块内部的高频滤波器201滤除高频信号（其带宽比环路带宽要高，所以该滤波器比传统模拟锁相环的环路滤波器面积小很多）后，以模拟信号的形式去控制混合结构的频率振荡器40。

实施例8

本实施例为实施例1的方法，其在实施例6的基础上，所述频率调节模块30向混合结构的频率振荡器40发送数字信号KI之前，还包括以下步骤：

B10、接收参考时钟信号和环路的反馈时钟信号；

B20、对参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位关系进行比较，获取参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的频率关系；

B30、根据获取的频率关系，调节积分器301的数值变化；

B40、向混合结构的频率振荡器40输出频率调节后的数字信号KI。

频率调节模块30对输入的参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位关系进行比较（可由开关式鉴相器BBPD实现），相位比较结果的单个或多个样本经过一些计算规则后就可以推测出两个时钟信号之间的频率关系，这种频率关系可以用来控制后续频率振荡器40的频率应该上升、下降或是维持不变；这个模块内部都带有一个积分器301的功能（可以用数字的累加器实现），根据推测的时钟间频率关系，指导积分器301数值的变化（上升、下降或不变），而后级频率振荡器40的频率则和积分器301的数值大小直接相关。

实施例9

本实施例为实施例1的方法，其在实施例6的基础上，如图4所示，在混合结构锁相环正常运行之前，通过状态和参数控制器60进行控制，具体控制步骤如下：

S10、运行状态初始化；

S20、分别对相位调节模块20、频率调节模块30以及混合结构的频率振荡器40的参数进行矫正；

S30、启动环路，并放大相位调节模块20和频率调节模块30中与环路锁定范围和时间相关的参数；

S40、调整相位调节模块20和频率调节模块30中的参数至正常值，进入环路正常工作状态。

在本实施例中，由状态和参数控制器60控制整个锁相环的运行过程，首先进行初始化，在该初始状态下锁相环被关闭，电路系统不工作；然后进行模块参数矫正，锁相环的整体闭环系统并未启动，该状态下对模块电路进行参数矫正，比如对频率振荡器40进行频率范围矫正和定位，以便应对工艺，电压，温度等带来的偏差，更好的保持电路的一致性，能够有效减小环路锁定时需要捕获的频率范围和锁定时间，为提高效率，也可跳过上述参数矫正步骤；之后，启动环路，并在该状态下帮助环路在刚启动的过程中进行快速锁定，此时，状态和参数控制器60将相位调节模块20和频率调节模块30中与环路锁定范围和时间相关参数放大后输出，提高启动过程中环路的锁定性能；随后进入正常环路工作状态，进入该状态后，状态和参数控制器60将相位调节模块20和频率调节模块30中的控制参数恢复正常值大小，由于环路已经完成了频率的锁定过程，此时主要追求的是更小抖动，更稳定的时钟性能。

实施例10

本实施例为实施例1的方法，其在实施例9的基础上，所述步骤S30还包括以下步骤：

S301、预设定一个固定的时间阈值；

S302、判断停留在步骤S30中锁定状态的时限是否超过该预设定的阈值，如果是，则进入步骤S40；反之，则返回步骤S30。

虽然在启动环路的过程中提高了环路的锁定性能，但相应的，此时输出时钟的抖动性能是比较差的，为了简化操作和控制，可预设一个固定的时间阈值，当停留在锁定状态的时间超限后自动进入环路正常工作状态。

在上述实施例中，整个锁相环的运行原理如下：

如图5所示，在相位调节模块20内电阻一端接在共模电压上，电阻另外一端接在相位调节模块20中PFD（鉴频鉴相器）的输出端；电压可以设定在，也可以设定在任何一个其他的电压上，具体电压应根据混合结构振荡器的工作要求调整；

电阻和电容构成一个低通滤波器，其作用仅是滤除PFD（鉴频鉴相器）输出脉冲带来的高频谐波，和传统的模拟锁相环不同的是，和并不是用来限制锁相环路带宽的，所以其电容值会远小于传统的模拟锁相环对环路低通滤波器的要求；

同时，频率调节模块30经过内部的信号处理机制后在累加器上记录了当前频率振荡器40的频率信息，这个信息经过一组数字信号控制混合结构频率振荡器40上电流源阵列身上的单元，需要频率振荡器40输出越高的频率就将越多的电流源阵列中的单元连接到频率振荡器40上；也可引入sigma-delta调制技术,由另外一个数字信号去控制单个的电流单元，以便缓解数字控制信号开关电流源阵列中的单元带来的频率量化效应；

混合结构的频率振荡器40内的场效应管和电阻构成一个电压-电流的信号转换功能，将从相位调整模块输出的模拟电压信号转换成频率振荡器40所需的电流信号，然后和频率调节模块30控制的电流阵列的电流相加，从而实现了数字信号和模拟信号的混合输入结构；

最后频率振荡器40将混合后的信号传输给分频器50，分频器50就像传统的锁相环内部件一样，将频率振荡器40输出的高频时钟分频到低频，并反馈给PFD（鉴频鉴相器）和PD（鉴相器），定义了锁相环的倍频系数。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种支持低输入参考频率的混合结构锁相环，其特征在于，包括参考时钟、相位调节模块、频率调节模块、频率振荡器和分频器，所述参考时钟的第一信号输出端连接所述相位调节模块的第一信号输入端，所述参考时钟的第二信号输出端连接所述频率调节模块的第一信号输入端；所述相位调节模块的信号输出端连接所述频率振荡器的第一信号输入端，所述频率调节模块的信号输出端连接所述频率振荡器的第二信号输入端；所述频率振荡器的信号输出端连接所述分频器的信号输入端，所述分频器的第一信号输出端连接所述相位调节模块的第二信号输入端，所述分频器的第二信号输出端连接所述频率调节模块的第二信号输入端。

2.根据权利要求1所述的支持低输入参考频率的混合结构锁相环，其特征在于，还包括状态和参数控制器，所述状态和参数控制器的第一信号输出端连接所述相位调节模块的第三信号输入端，状态和参数控制器的第二信号输出端连接所述频率调节模块的第三信号输入端，状态和参数控制器的第三信号输出端连接所述频率振荡器的第三信号输入端。

3.根据权利要求1或2所述的支持低输入参考频率的混合结构锁相环，其特征在于，所述频率振荡器为可同时接收模拟信号KP和数字信号KI的混合结构的频率振荡器。

4.根据权利要求1或2所述的支持低输入参考频率的混合结构锁相环，其特征在于，所述相位调节模块内设有高频滤波器，该高频滤波器用于过滤高频信号，并将过滤后的模拟信号KP发送至频率振荡器。

5.根据权利要求1或2所述的支持低输入参考频率的混合结构锁相环，其特征在于，所述频率调节模块内设有积分器，该积分器用于将两个输入信号的差值加以累计。

6.一种如权利要求1所述混合结构锁相环的运行方法，可在混合结构锁相环中支持低输入参考频率，该混合结构锁相环包括可同时接收模拟信号KP和数字信号KI的混合结构的频率振荡器，其特征在于，包括以下步骤：

接收相位调节模块发送的模拟信号KP；

接收频率调节模块发送的数字信号KI；

合并所接收到的模拟信号KP和数字信号KI；

将合并后的信号经分频器变换频率后，分别将反馈时钟信号返回至相位调节模块和频率调节模块。

7.根据权利要求6所述混合结构锁相环的运行方法，其特征在于，所述相位调节模块向混合结构的频率振荡器发送模拟信号KP之前，还包括以下步骤：

A10、接收参考时钟信号和环路的反馈时钟信号；

A20、根据参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位差，生成一个脉冲信号；

A30、滤除脉冲信号的高频信号后，形成模拟信号KP；

A40、向混合结构的频率振荡器输出该模拟信号KP。

8.根据权利要求6所述混合结构锁相环的运行方法，其特征在于，所述频率调节模块向混合结构的频率振荡器发送数字信号KI之前，还包括以下步骤：

B10、接收参考时钟信号和环路的反馈时钟信号；

B20、对参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的相位关系进行比较，获取参考时钟信号和环路的反馈时钟信号之间的频率关系；

B30、根据获取的频率关系，调节积分器的数值变化；

B40、向混合结构的频率振荡器输出频率调节后的数字信号KI。

9.根据权利要求6-8任一项所述混合结构锁相环的运行方法，其特征在于，在混合结构锁相环正常运行之前，通过状态和参数控制器进行控制，具体控制步骤如下：

S10、运行状态初始化；

S20、分别对相位调节模块、频率调节模块以及混合结构的频率振荡器的参数进行矫正；

S30、启动环路，并放大相位调节模块和频率调节模块中与环路锁定范围和时间相关的参数；

S40、调整相位调节模块和频率调节模块中的参数至正常值，进入环路正常工作状态。

10.根据权利要求9所述混合结构锁相环的运行方法，其特征在于，所述步骤S30还包括以下步骤：

S301、预设定一个固定的时间阈值；

S302、判断停留在步骤S30中锁定状态的时限是否超过该预设定的阈值，如果是，则进入步骤S40；反之，则返回步骤S30。