CN114362747A - 锁相环系统及其电流调节方法 - Google Patents

锁相环系统及其电流调节方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114362747A
CN114362747A CN202111564763.5A CN202111564763A CN114362747A CN 114362747 A CN114362747 A CN 114362747A CN 202111564763 A CN202111564763 A CN 202111564763A CN 114362747 A CN114362747 A CN 114362747A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
charging
discharge
unit
control
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.)
Pending
Application number
CN202111564763.5A
Other languages
English (en)
Inventor
蔡晓伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Eswin Computing Technology Co Ltd
Guangzhou Quanshengwei Information Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Eswin Computing Technology Co Ltd
Guangzhou Quanshengwei Information Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Eswin Computing Technology Co Ltd, Guangzhou Quanshengwei Information Technology Co Ltd filed Critical Beijing Eswin Computing Technology Co Ltd
Priority to CN202111564763.5A priority Critical patent/CN114362747A/zh
Publication of CN114362747A publication Critical patent/CN114362747A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/089—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses
    • H03L7/0891—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses the up-down pulses controlling source and sink current generators, e.g. a charge pump
    • 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
    • H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/093—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using special filtering or amplification characteristics in the loop

Landscapes

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

Abstract

本申请实施例提供了一种锁相环系统及其电流调节方法。该锁相环系统，包括：鉴频鉴相器；电荷泵，包括充电单元和放电单元；滤波器，其输入端与充电单元和放电单元电连接，用于在充电单元产生充电电流和放电单元产生放电电流时，产生第一控制电压；控制单元，用于在每个调节周期中，当第一控制电压大于目标电压时，步进增加充电单元输出的充电电流；当第一控制电压小于目标电压时，步进增加放电单元输出的放电电流；重复调节周期，直至第一控制电压达到目标电压。本申请实施例实现电荷泵的电流失配的补偿，提高电荷泵的充电电流和放电电流的一致性，从而提高了锁相环输出时钟信号的相位噪声性能，保证了输出的时钟信号的准确性。

Description

锁相环系统及其电流调节方法
技术领域
本申请涉及锁相环技术领域，具体而言，本申请涉及一种锁相环系统及其电流调节方法。
背景技术
随着当代微电子技术的发展，微处理器和工作站系统主频和性能提高，对系统的时钟生成电路设计提出了越来越高的要求。而锁相环(PLL，Phase Locked Loop)作为一种常用的设计技术，被广泛应用于系统级芯片(SOC，System on Chip)中，以构成时钟生成电路。
但是，锁相环中的电荷泵经常出现充电和放电的电流失配的问题，会导致杂散以及噪声折叠等一系列降低锁相环输出时钟信号的相位噪声性能。因此，如何减少电荷泵的电流失配是锁相环设计中的一大难题。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种锁相环系统及其电流调节方法，用以解决现有技术存在的电荷泵的充电和放电的电流失配，带来的降低锁相环输出时钟信号的相位噪声性能的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供一种锁相环系统，包括：
鉴频鉴相器；
电荷泵，包括充电单元和放电单元，充电单元，用于接收到鉴频鉴相器的第一输出端输出的第一脉冲控制信号时，产生充电电流；放电单元，用于接收到鉴频鉴相器的第二输出端输出的第二脉冲控制信号时，产生放电电流；
滤波器，其输入端与充电单元和放电单元均电连接，用于在充电单元产生充电电流和放电单元产生放电电流时，在滤波器的输出端产生第一控制电压；
控制单元，与滤波器电连接，用于在每个调节周期中，当第一控制电压大于目标电压时，步进增加充电单元输出的充电电流；当第一控制电压小于目标电压时，步进增加放电单元输出的放电电流；重复调节周期，直至第一控制电压达到目标电压。
在一个可能的实现方式中，充电单元包括第一控制开关、充电模块和充电调节模块；
充电模块的第一端、第二端，分别与第一电压端、第一控制开关的第一端电连接；
充电调节模块的第一端、第二端，分别与第二电压端、第一控制开关的第一端电连接；
第一控制开关的控制端与鉴频鉴相器的第一输出端电连接；
第一控制开关的第二端与滤波器的输入端电连接；
充电模块和充电调节模块，用于在第一控制开关的控制端接收第一脉冲控制信号时，分别输出第一充电电流和第二充电电流；充电电流包括第一充电电流和第二充电电流；
控制单元，用于当第一控制电压大于目标电压时，步进增加充电调节模块输出的第二充电电流，以增加充电电流。
在一个可能的实现方式中，充电调节模块包括多个充电电流模块；
充电电流模块，与控制单元电连接，用于输出充电调节电流；每个充电电流模块对应一个设计权重，充电调节电流为设计权重与第一基准电流的乘积；
控制单元，用于控制至少一个充电电流模块导通，输出充电调节电流，通过控制各充电电流模块导通，以步进增加充电调节电流；所有输出的充电调节电流形成第二充电电流。
在一个可能的实现方式中，放电单元包括第二控制开关、放电模块和放电调节模块；
放电模块的第一端、第二端，分别与第三电压端、第二控制开关的第一端电连接；
放电调节模块的第一端、第二端，分别与第四电压端、第二控制开关的第一端电连接；
第二控制开关的控制端与鉴频鉴相器的第二输出端电连接；
第二控制开关的第二端与滤波器的输入端电连接；
放电模块和放电调节模块，用于在第二控制开关的控制端接收第二脉冲控制信号时，分别输出第一放电电流和第二放电电流；放电电流包括第一放电电流和第二放电电流；
控制单元，用于当第一控制电压小于目标电压时，步进增加放电调节模块输出的第二放电电流，以增加放电电流。
在一个可能的实现方式中，放电调节模块包括多个放电电流模块；
放电电流模块，与控制单元电连接，用于输出放电调节电流；每个放电电流模块对应一个设计权重，放电调节电流为设计权重与第二基准电流的乘积；
控制单元，用于控制至少一个放电电流模块导通，输出放电调节电流，通过控制各放电电流模块导通，以步进增加放电调节电流；所有输出的放电调节电流形成第二放电电流。
在一个可能的实现方式中，滤波器包括第三控制开关、第四控制开关和滤波单元；
第三控制开关的第一端作为滤波器的输入端，第三控制开关的第二端与滤波单元的第一端电连接；
第四控制开关的第一端用于接收第一复位信号，第四控制开关的第二端与滤波单元的第一端电连接；
滤波单元的第二端与第五电压端电连接，滤波单元的第三端作为滤波器的输出端，用于输出第一控制电压。
在一个可能的实现方式中，滤波单元包括第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻和第二电阻；
第一电容、第二电容、第三电容的第一端，共同作为滤波单元的第二端；
第二电容的第二端与第一电阻的第一端电连接；
第一电容的第二端、第一电阻的第二端、第二电阻的第二端，共同作为滤波单元的第一端；
第二电阻的第一端、第三电容的第二端，共同作为滤波单元的第三端。
在一个可能的实现方式中，锁相环系统还包括：
比较器，与滤波器和控制单元均电连接，用于获取第一控制电压，比较第一控制电压和目标电压，若第一控制电压大于目标电压，则向控制单元输出第一比较信号；若第一控制电压小于目标电压，则向控制单元输出第二比较信号。
在一个可能的实现方式中，锁相环系统还包括：与控制单元电连接的计数器；
控制单元，用于控制第三控制开关导通，第四控制开关断开，控制计数器开始计数，在计数器达到第一计数周期时时，获取比较器的比较信号；比较信号包括第一比较信号或第二比较信号。
第二方面，本申请实施例提供一种锁相环系统的电流调节方法，应用于如第一方面的锁相环系统，包括：
在每个调节周期中，当滤波器产生的第一控制电压大于目标电压时，步进增加电荷泵的充电单元输出的充电电流；当滤波器产生的第一控制电压小于目标电压时，步进增加电荷泵的放电单元输出的放电电流；
重复调节周期，直至第一控制电压达到目标电压。
在一个可能的实现方式中，步进增加电荷泵的充电单元输出的充电电流，包括：
步进增加充电单元的充电调节模块输出的第二充电电流，以增加充电电流；或，
步进增加电荷泵的放电单元输出的放电电流，包括：
步进增加放电单元的放电调节模块输出的第二放电电流，以增加放电电流。
在一个可能的实现方式中，步进增加充电单元的充电调节模块输出的第二充电电流，以增加充电电流，包括：
控制充电调节模块的当前设计权重最大的充电电流模块导通，输出充电调节电流；充电调节电流为设计权重与第一基准电流的乘积；或，
步进增加放电单元的放电调节模块输出的第二放电电流，以增加放电电流，包括：
控制放电调节模块的当前设计权重最大的放电电流模块导通，输出放电调节电流；放电调节电流为设计权重与第二基准电流的乘积。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：
本申请实施例的锁相环系统的控制单元与滤波器电连接，控制单元可以在每个调节周期中，当第一控制电压大于目标电压时，步进增加充电单元输出的充电电流；当第一控制电压小于目标电压时，步进增加放电单元输出的放电电流；重复调节周期，直至第一控制电压达到目标电压，即可以对充电单元输出的充电电流和放电单元输出的放电电流进行调节，实现电荷泵的电流失配的补偿，提高电荷泵的充电电流和放电电流的一致性，从而提高了锁相环输出时钟信号的相位噪声性能，保证了输出的时钟信号的准确性。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种锁相环系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种锁相环系统的鉴频鉴相器、电荷泵滤波器的电连接的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种锁相环系统的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种锁相环系统的电流调节方法中的流程示意图。
附图标记：
10-锁相环系统；
110-鉴频鉴相器、111-第一触发器、112-第二触发器、113-与门逻辑电路；
120-电荷泵、121-充电单元、1211-充电模块、1212-充电调节模块、1213-第一控制开关；
122-放电单元、1221-放电模块、1222-放电调节模块、1223-第二控制开关；
130-滤波器、131-第三控制开关、132-第四控制开关、133-滤波单元；
140-控制单元；
150-比较器；
160-计数器。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本申请实施例提供一种锁相环系统，参见图1所示，该锁相环系统10包括：鉴频鉴相器110、电荷泵120、滤波器130和控制单元140。
电荷泵120包括充电单元121和放电单元122，充电单元121用于接收到鉴频鉴相器110的第一输出端输出的第一脉冲控制信号时，产生充电电流；放电单元122用于接收到鉴频鉴相器110的第二输出端输出的第二脉冲控制信号时，产生放电电流。
滤波器130的输入端与充电单元121和放电单元122均电连接，滤波器130用于在充电单元121产生充电电流和放电单元122产生放电电流时，在滤波器130的输出端产生第一控制电压。
控制单元140与滤波器130电连接，控制单元140用于在每个调节周期中，当第一控制电压大于目标电压时，步进增加充电单元121输出的充电电流；当第一控制电压小于目标电压时，步进增加放电单元122输出的放电电流；重复调节周期，直至第一控制电压达到目标电压。
本申请实施例的锁相环系统10的控制单元140与滤波器130电连接，控制单元140可以在每个调节周期中，当第一控制电压大于目标电压时，步进增加充电单元121输出的充电电流；当第一控制电压小于目标电压时，步进增加放电单元122输出的放电电流；重复调节周期，直至第一控制电压达到目标电压，即可以对充电单元121输出的充电电流和放电单元122输出的放电电流进行调节，实现电荷泵120的电流失配的补偿，提高电荷泵120的充电电流和放电电流的一致性，从而提高了锁相环输出时钟信号的相位噪声性能，保证了输出的时钟信号的准确性。
可选地，本申请实施例的锁相环系统10可以减小电荷泵120的电流失配，可以应用在type II PLL设计中，以解决type II PLL的电荷泵120的电流失配的技术问题。
可选地，本申请实施例可以利用控制单元140的电流失配补偿检测结果，自动配置充电电流和放电电流。
在一些实施例中，参见图2所示，充电单元121包括第一控制开关1213、充电模块1211和充电调节模块1212。
充电模块1211的第一端、第二端，分别与第一电压端、第一控制开关1213的第一端电连接。
充电调节模块1212的第一端、第二端，分别与第二电压端、第一控制开关1213的第一端电连接。
第一控制开关1213的控制端与鉴频鉴相器110的第一输出端电连接；
第一控制开关1213的第二端与滤波器130的输入端电连接；
充电模块1211和充电调节模块1212，用于在第一控制开关1213的控制端接收第一脉冲控制信号时，分别输出第一充电电流和第二充电电流；充电电流包括第一充电电流和第二充电电流；
控制单元140，用于当第一控制电压大于目标电压时，步进增加充电调节模块1212输出的第二充电电流，以增加充电电流。
可选地，参见图2所示，V1表示第一电压端的电压，V2表示第二电压端的电压，V1和V2分别为设计电压。IUP表示第一充电电流，Itrim_up表示第二充电电流，S1表示第一控制开关1213，UP表示第一脉冲控制信号。
可选地，参见图2所示，作为一种示例，提供一种鉴频鉴相器的电路结构，鉴频鉴相器110包括第一触发器111、第二触发器112和与门逻辑电路113。第一触发器111和第二触发器112的第一端均与第六电压端电连接，第一触发器111的第二端用于接收第一时钟信号，第二触发器112的第二端用于接收第二时钟信号，第一触发器111和第二触发器112的第三端均和与门逻辑电路113的输出端电连接，第一触发器111的第四端作为鉴频鉴相器110的第一输出端，第二触发器112的第四端作为鉴频鉴相器110的第二输出端。
可选地，参见图2所示，VDD表示第六电压端的电压，第一触发器111的第四端输出第一脉冲控制信号UP，第二触发器112的第四端输出第二脉冲控制信号DOWN，FREFCLK为第一时钟信号，FPRSC为第二时钟信号，与门逻辑电路113的输出端输出的信号作为第一触发器111和第二触发器112的复位信号。
可选地，鉴频鉴相器110，用于检测第一时钟信号FREFCLK和第二时钟信号FPRSC的频差和相差，产生第一脉冲控制信号和第二脉冲信号。第一时钟信号FREFCLK和第二时钟信号FPRSC分别为输入信号和反馈信号，第一脉冲控制信号和第二脉冲信号可以保持一致性，使得第一控制开关1213和第二控制开关1223同时导通。
可选地，第一触发器111在第一时钟信号FREFCLK为上升沿时，第一触发器111的第四端输出高电平信号，第一控制开关1213导通，门逻辑电路113的输出端输出的信号为高电平时，第一触发器111的第四端输出低电平信号。
在一些实施例中，充电调节模块1212包括多个充电电流模块；
充电电流模块，与控制单元140电连接，用于输出充电调节电流；每个充电电流模块对应一个设计权重，充电调节电流为设计权重与第一基准电流的乘积；
控制单元140，用于控制至少一个充电电流模块导通，输出充电调节电流，通过控制各充电电流模块导通，以步进增加充电调节电流；所有输出的充电调节电流形成第二充电电流。
可选地，第一基准电流是根据实际情况预设的电流。
可选地，多个充电电流模块并联，每个充电电流模块的第一端、第二端分别与第二电压端、第一控制开关1213的第一端电连接；每个充电电流模块内均设有一个第五控制开关，第五控制开关的控制端与控制单元140电连接，使得控制单元140通过第五控制开关的导通和断开，可以实现步进增加充电调节电流。多个充电电流模块中，导通一个充电电流模块，就相当于增加对应的充电调节电流，每多导通一个充电电流模块就相当于增加一步充电调节电流，所有输出的充电调节电流形成第二充电电流，从而实现第二充电电流的步进增加。
可选地，参见图2所示，控制单元140通过控制充电调节模块1212内导通的充电电流模块，可以实现步进增加第二充电电流Itrim_up。
在一些实施例中，放电单元122包括第二控制开关1223、放电模块1221和放电调节模块1222；
放电模块1221的第一端、第二端，分别与第三电压端、第二控制开关1223的第一端电连接；
放电调节模块1222的第一端、第二端，分别与第四电压端、第二控制开关1223的第一端电连接；
第二控制开关1223的控制端与鉴频鉴相器110的第二输出端电连接；
第二控制开关1223的第二端与滤波器130的输入端电连接；
放电模块1221和放电调节模块1222，用于在第二控制开关1223的控制端接收第二脉冲控制信号时，分别输出第一放电电流和第二放电电流；放电电流包括第一放电电流和第二放电电流；
控制单元140，用于当第一控制电压小于目标电压时，步进增加放电调节模块1222输出的第二放电电流，以增加放电电流。
可选地，参见图2所示，第一控制开关1213的第二端和第二控制开关1223的第二端电连接以及滤波器130的输入端均电连接。
可选地，参见图2所示，第三电压端和第四电压端均接地。IDOWN表示第一放电电流，Itrim_down表示第二放电电流，S2表示第一控制开关1223DOWN表示第二脉冲控制信号，Icp为产生充电电流和放电电流时在充电单元121和放电单元122与滤波器130的输入端的连接节点处的电流。第一控制开关1213和第二控制开关1223分别接收第一脉冲控制信号UP和第二脉冲信号DOWN，可以同时导通。
在一些实施例中，放电调节模块1222包括多个放电电流模块。
放电电流模块，与控制单元140电连接，用于输出放电调节电流；每个放电电流模块对应一个设计权重，放电调节电流为设计权重与第二基准电流的乘积。
控制单元140，用于控制至少一个放电电流模块导通，输出放电调节电流，通过控制各放电电流模块导通，以步进增加放电调节电流；所有输出的放电调节电流形成第二放电电流。
可选地，第二基准电流是根据实际情况预设的电流，第二基准电流和第一基准电流可相同或不同。
可选地，多个放电电流模块并联，每个放电电流模块的第一端、第二端分别与第四电压端、第二控制开关1223的第一端电连接；每个放电电流模块内均设有一个第六控制开关，第六控制开关的控制端与控制单元140电连接，使得控制单元140通过第六控制开关的导通和断开，可以实现步进增加放电调节电流。多个放电电流模块中，导通一个放电电流模块，就相当于增加对应的放电调节电流，每多导通一个放电电流模块就相当于增加一步放电调节电流，所有输出的放电调节电流形成第二放电电流，从而实现第二放电电流的步进增加。
可选地，参见图2所示，控制单元140通过控制放电调节模块1222内导通的放电电流模块，可以实现步进增加第二放电电流Itrim_down。
本申请实施例的充电电流模块和放电电流模块的调节补充电流的精度根据实际情况确定，第二充电电流Itrim_up和第二放电电流Itrim_down的补偿精度越高，电荷泵120的电路失配补偿的精度越高。
在一些实施例中，滤波器130包括第三控制开关131、第四控制开关132和滤波单元133。
第三控制开关131的第一端作为滤波器130的输入端，第三控制开关131的第二端与滤波单元133的第一端电连接。
第四控制开关132的第一端用于接收第一复位信号，第四控制开关132的第二端与滤波单元133的第一端电连接。
滤波单元133的第二端与第五电压端电连接，滤波单元133的第三端作为滤波器130的输出端，用于输出第一控制电压。
可选地，第二充电电流Itrim_up和第二放电电流Itrim_down是作为补偿电流，补偿电流的最大值远小于第一充电电流IUP和第一放电电流IDOWN，避免补充电流过大，给环路的滤波器130充放电的电流太小，导致校准错误。
可选地，参见图2所示，SW1表示第三控制开关131，SW2表示第四控制开关132，Vref表示第一复位信号，VCTRL表示第一控制电压。
可选地，第三控制开关131导通，第四控制开关132断开，控制单元140可以控制充电单元121和放电单元122产生的电流，从而实现电流调节。第三控制开关131断开，第四控制开关132导通，第一复位信号Vref对滤波单元133进行复位。第一复位信号Vref根据实际电路结构配置，第一复位信号Vref有足够强的驱动能力。
在一些实施例中，滤波单元133包括第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻和第二电阻。
第一电容、第二电容、第三电容的第一端，共同作为滤波单元133的第二端。
第二电容的第二端与第一电阻的第一端电连接。
第一电容的第二端、第一电阻的第二端、第二电阻的第二端，共同作为滤波单元133的第一端。
第二电阻的第一端、第三电容的第二端，共同作为滤波单元133的第三端。
可选地，参见图2所示，Cp表示第一电容、Cs表示第二电容、C3表示第三电容、Rs表示第一电阻、R3表示第二电阻。第五电压端接地。
本申请实施例的电荷泵120的失配电流的充放电负载，为后级的滤波器130，是以容性负载为主。滤波器130为低通滤波器。
在一些实施例中，参见图3所示，锁相环系统10还包括：比较器150。
比较器150与滤波器130和控制单元140均电连接，比较器150用于获取第一控制电压，比较第一控制电压和目标电压，若第一控制电压大于目标电压，则向控制单元140输出第一比较信号；若第一控制电压小于目标电压，则向控制单元140输出第二比较信号。
可选地，控制单元140基于比较器150输出的信号确定当前第一控制电压和目标电压的大小。若控制单元140接收第一比较信号，则控制单元140执行第一控制电压大于目标电压的条件的操作，若控制单元140接收第二比较信号，则控制单元140执行第一控制电压小于目标电压的条件的操作。
在一些实施例中，参见图3所示，锁相环系统10还包括：与控制单元140电连接的计数器160。
控制单元140用于控制第三控制开关131导通，第四控制开关132断开，控制计数器160开始计数，在计数器160达到第一计数周期时，获取比较器150的比较信号；比较信号包括第一比较信号或第二比较信号。
可选地，计数器160用于计数，控制单元140基于计数器160的计数周期进行相关控制操作。
可选地，控制单元140控制第三控制开关131导通，第四控制开关132断开，控制计数器160开始计数，在计数器160达到第一计数周期时进入校准模式，校准模式中比较器15输出的比较信号如果保持不变，则判断校准出错，例如比较器15输出的是全0或者全1，结果不可信，判断校准出错。
本申请实施例是利用锁相环自身的滤波器130，当作负载电容进行检测，即使在电流偏差较小时，只要延长检测的等待时间，就能够降低对检测电压比较器150电压精度的要求。
基于同一发明构思，本申请实施例提供一种锁相环系统的电流调节方法，应用于本申请任一实施例的锁相环系统10，包括：
在每个调节周期中，当滤波器130产生的第一控制电压大于目标电压时，步进增加电荷泵120的充电单元121输出的充电电流；当滤波器130产生的第一控制电压小于目标电压时，步进增加电荷泵120的放电单元122输出的放电电流；
重复调节周期，直至第一控制电压达到目标电压。
可选地，作为一种锁相环系统10的示例，充电单元121包括第一控制开关1213、充电模块1211和充电调节模块1212；充电模块1211的第一端、第二端，分别与第一电压端、第一控制开关1213的第一端电连接；充电调节模块1212的第一端、第二端，分别与第二电压端、第一控制开关1213的第一端电连接；第一控制开关1213的控制端与鉴频鉴相器110的第一输出端电连接；第一控制开关1213的第二端与滤波器130的输入端电连接；第一控制开关1213的第二端和第二控制开关1223的第二端电连接以及滤波器130的输入端均电连接。
可选地，目标电压可以是一个电压值，也可以是一个电压范围，第一控制电压达到目标电压即位于电压范围内，位于电压范围内包括第一控制电压为电压范围的端点电压值。
基于上述锁相环系统10结构，步进增加电荷泵120的充电单元121输出的充电电流，包括：
步进增加充电单元121的充电调节模块1212输出的第二充电电流，以增加充电电流。
可选地，作为一种锁相环系统10的示例，放电单元122包括第二控制开关1223、放电模块1221和放电调节模块1222；放电模块1221的第一端、第二端，分别与第三电压端、第二控制开关1223的第一端电连接；放电调节模块1222的第一端、第二端，分别与第四电压端、第二控制开关1223的第一端电连接；第二控制开关1223的控制端与鉴频鉴相器110的第二输出端电连接；第二控制开关1223的第二端与滤波器130的输入端电连接；第一控制开关1213的第二端和第二控制开关1223的第二端电连接以及滤波器130的输入端均电连接。
基于上述锁相环系统10结构，步进增加电荷泵120的放电单元122输出的放电电流，包括：
步进增加放电单元122的放电调节模块1222输出的第二放电电流，以增加放电电流。
可选地，作为一种锁相环系统10的示例，充电调节模块1212包括多个充电电流模块；
充电电流模块，与控制单元140电连接，用于输出充电调节电流；每个充电电流模块对应一个设计权重，充电调节电流为设计权重与第一基准电流的乘积。
控制单元140，用于控制至少一个充电电流模块导通，输出充电调节电流，通过控制各充电电流模块导通，以步进增加充电调节电流；所有输出的充电调节电流形成第二充电电流。
基于上述锁相环系统10结构，步进增加充电单元121的充电调节模块1212输出的第二充电电流，以增加充电电流，包括：
控制充电调节模块1212的当前设计权重最大的充电电流模块导通，输出充电调节电流；充电调节电流为设计权重与第一基准电流的乘积。
可选地，在控制单元140控制充电电流模块导通时，按照设计权重的大小依次控制充电电流模块的导通，即先控制设计权重最大的充电电流模块导通，在二进制或十进制的设计权重中，相当于第二充电电流增加最高权重的一半。
可选地，作为一种锁相环系统10的示例，放电调节模块1222包括多个放电电流模块；放电电流模块，与控制单元140电连接，用于输出放电调节电流；每个放电电流模块对应一个设计权重，放电调节电流为设计权重与第二基准电流的乘积。
控制单元140，用于控制至少一个放电电流模块导通，输出放电调节电流，通过控制各放电电流模块导通，以步进增加放电调节电流；所有输出的放电调节电流形成第二放电电流。
基于上述锁相环系统10结构，步进增加放电单元122的放电调节模块1222输出的第二放电电流，以增加放电电流，包括：
控制放电调节模块1222的当前设计权重最大的放电电流模块导通，输出放电调节电流；放电调节电流为设计权重与第二基准电流的乘积。
可选地，在控制单元140控制放电电流模块导通时，按照设计权重的大小依次控制放电电流模块的导通，即先控制设计权重最大的放电电流模块导通，在二进制或十进制的设计权重中，相当于第二放电电流增加最高权重的一半。
可选地，作为一种示例，参见图4所示，本申请实施例提供一种锁相环系统的电流调节方法，应用于如图2所示的锁相环系统10，该锁相环系统的电流调节方法，包括步骤：
S401、充电单元121的第一控制开关1213的控制端接收第一脉冲控制信号，放电单元122的第二控制开关1223的控制端接收第二脉冲控制信号，第一控制开关1213和第二控制开关1223同时导通，充电单元121产生充电电流和放电单元122产生放电电流，以使得滤波器130的输出端产生第一控制电压，之后执行步骤S402或步骤S403。
可选地，鉴频鉴相器110的第一触发器111和第二触发器112分别接收第一时钟信号FREFCLK和第二时钟信号FPRSC，第一触发器111和第二触发器112的第四端分别输出第一脉冲控制信号和第二脉冲信号。
S402、复位模式，控制单元140控制第三控制开关131断开，第四控制开关132导通，对滤波器130的滤波单元133进行复位。
可选地，控制单元140控制第一复位信号Vref对滤波单元133进行复位。
S403、校准模式，控制单元140控制第三控制开关131导通，第四控制开关132断开，控制计数器160开始计数，直到计数器160达到第一计数周期，执行步骤S404。
可选地，计数器160计数达到第一计数周期，即可以进行第一控制电压和目标电压的大小的判断。
S404、确定第一控制电压是否大于目标电压；若是，则执行步骤S405，若否，则执行步骤S406。
可选地，确定第一控制电压和目标电压的大小包括：
控制单元140获取比较器150的比较信号，根据比较信号，判断第一控制电压和目标电压的大小；若比较信号为第一比较信号，则确定第一控制电压大于目标电压；若比较信号为第二比较信号，则确定第一控制电压小于目标电压。
可选地，确定第一控制电压和目标电压的大小包括：
比较器150获取第一控制电压，比较第一控制电压和目标电压，若第一控制电压大于目标电压，则向控制单元140输出第一比较信号；若第一控制电压小于目标电压，则向控制单元140输出第二比较信号
S405、控制充电调节模块1212的当前设计权重最大的充电电流模块导通，输出充电调节电流。
可选地，控制单元140控制充电调节模块1212的当前设计权重最大的充电电流模块导通，输出充电调节电流。
可选地，控制单元140控制充电调节模块1212的当前设计权重最大的放电电流模块导通，也就是在控制单元140控制放电电流模块导通时，按照设计权重的大小依次控制放电电流模块的导通，进行校准。
S406、控制放电调节模块1222的当前设计权重最大的放电电流模块导通，输出放电调节电流。
可选地，控制单元140控制放电调节模块1222的当前设计权重最大的放电电流模块导通，输出放电调节电流。
可选地，控制单元140控制放电调节模块1222的当前设计权重最大的放电电流模块导通，也就是在控制单元140控制放电电流模块导通时，按照设计权重的大小依次控制放电电流模块的导通，进行校准。
S407、第一控制电压达到目标电压。
可选地，重复步骤S403、S404、S405和S406，直至导通设计权重最小的充电电流模块和设计权重最小的放电电流模块，校准到补偿电流的最低位。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种锁相环系统，其特征在于，包括：
鉴频鉴相器；
电荷泵，包括充电单元和放电单元，所述充电单元，用于接收到所述鉴频鉴相器的第一输出端输出的第一脉冲控制信号时，产生充电电流；所述放电单元，用于接收到所述鉴频鉴相器的第二输出端输出的第二脉冲控制信号时，产生放电电流；
滤波器，其输入端与所述充电单元和所述放电单元均电连接，用于在所述充电单元产生充电电流和所述放电单元产生放电电流时，在所述滤波器的输出端产生第一控制电压；
控制单元，与所述滤波器电连接，用于在每个调节周期中，当所述第一控制电压大于目标电压时，步进增加所述充电单元输出的充电电流；当所述第一控制电压小于目标电压时，步进增加所述放电单元输出的放电电流；重复所述调节周期，直至所述第一控制电压达到所述目标电压。
2.根据权利要求1所述的锁相环系统，其特征在于，所述充电单元包括第一控制开关、充电模块和充电调节模块；
所述充电模块的第一端、第二端，分别与第一电压端、所述第一控制开关的第一端电连接；
所述充电调节模块的第一端、第二端，分别与第二电压端、所述第一控制开关的第一端电连接；
所述第一控制开关的控制端与所述鉴频鉴相器的第一输出端电连接；
所述第一控制开关的第二端与所述滤波器的输入端电连接；
所述充电模块和所述充电调节模块，用于在所述第一控制开关的控制端接收第一脉冲控制信号时，分别输出第一充电电流和第二充电电流；所述充电电流包括第一充电电流和第二充电电流；
所述控制单元，用于当所述第一控制电压大于所述目标电压时，步进增加所述充电调节模块输出的第二充电电流，以增加所述充电电流。
3.根据权利要求2所述的锁相环系统，其特征在于，所述充电调节模块包括多个充电电流模块；
所述充电电流模块，与所述控制单元电连接，用于输出充电调节电流；每个所述充电电流模块对应一个设计权重，所述充电调节电流为所述设计权重与第一基准电流的乘积；
所述控制单元，用于控制至少一个所述充电电流模块导通，输出充电调节电流，通过控制各所述充电电流模块导通，以步进增加所述充电调节电流；所有输出的充电调节电流形成所述第二充电电流。
4.根据权利要求1所述的锁相环系统，其特征在于，所述放电单元包括第二控制开关、放电模块和放电调节模块；
所述放电模块的第一端、第二端，分别与第三电压端、所述第二控制开关的第一端电连接；
所述放电调节模块的第一端、第二端，分别与第四电压端、所述第二控制开关的第一端电连接；
所述第二控制开关的控制端与所述鉴频鉴相器的第二输出端电连接；
所述第二控制开关的第二端与所述滤波器的输入端电连接；
所述放电模块和所述放电调节模块，用于在所述第二控制开关的控制端接收第二脉冲控制信号时，分别输出第一放电电流和第二放电电流；所述放电电流包括第一放电电流和第二放电电流；
所述控制单元，用于当所述第一控制电压小于所述目标电压时，步进增加所述放电调节模块输出的第二放电电流，以增加所述放电电流。
5.根据权利要求4所述的锁相环系统，其特征在于，所述放电调节模块包括多个放电电流模块；
所述放电电流模块，与所述控制单元电连接，用于输出放电调节电流；每个所述放电电流模块对应一个设计权重，所述放电调节电流为所述设计权重与第二基准电流的乘积；
所述控制单元，用于控制至少一个所述放电电流模块导通，输出放电调节电流，通过控制各所述放电电流模块导通，以步进增加所述放电调节电流；所有输出的放电调节电流形成所述第二放电电流。
6.根据权利要求1所述的锁相环系统，其特征在于，所述滤波器包括第三控制开关、第四控制开关和滤波单元；
所述第三控制开关的第一端作为所述滤波器的输入端，所述第三控制开关的第二端与所述滤波单元的第一端电连接；
所述第四控制开关的第一端用于接收第一复位信号，所述第四控制开关的第二端与所述滤波单元的第一端电连接；
所述滤波单元的第二端与第五电压端电连接，所述滤波单元的第三端作为所述滤波器的输出端，用于输出第一控制电压。
7.根据权利要求6所述的锁相环系统，其特征在于，所述滤波单元包括第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻和第二电阻；
所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容的第一端，共同作为所述滤波单元的第二端；
所述第二电容的第二端与所述第一电阻的第一端电连接；
所述第一电容的第二端、所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端，共同作为所述滤波单元的第一端；
所述第二电阻的第一端、所述第三电容的第二端，共同作为所述滤波单元的第三端。
8.根据权利要求6所述的锁相环系统，其特征在于，所述锁相环系统还包括：
比较器，与所述滤波器的输出端和所述控制单元均电连接，用于获取所述第一控制电压，比较所述第一控制电压和所述目标电压，若所述第一控制电压大于所述目标电压，则向所述控制单元输出第一比较信号；若所述第一控制电压小于所述目标电压，则向所述控制单元输出第二比较信号。
9.根据权利要求8所述的锁相环系统，其特征在于，所述锁相环系统还包括：与所述控制单元电连接的计数器；
所述控制单元，用于控制所述第三控制开关导通，所述第四控制开关断开，控制所述计数器开始计数，在所述计数器达到第一计数周期时，获取所述比较器的比较信号；所述比较信号包括第一比较信号或第二比较信号。
10.一种锁相环系统的电流调节方法，应用于如权利要求1-9中任一项所述的锁相环系统，其特征在于，包括：
在每个调节周期中，当滤波器产生的第一控制电压大于目标电压时，步进增加电荷泵的充电单元输出的充电电流；当所述滤波器产生的第一控制电压小于目标电压时，步进增加所述电荷泵的放电单元输出的放电电流；
重复所述调节周期，直至所述第一控制电压达到所述目标电压。
11.根据权利要求10所述的锁相环系统的电流调节方法，其特征在于，所述步进增加电荷泵的充电单元输出的充电电流，包括：
步进增加所述充电单元的充电调节模块输出的第二充电电流，以增加所述充电电流；或，
所述步进增加所述电荷泵的放电单元输出的放电电流，包括：
步进增加所述放电单元的放电调节模块输出的第二放电电流，以增加所述放电电流。
12.根据权利要求11所述的锁相环系统的电流调节方法，其特征在于，所述步进增加所述充电单元的充电调节模块输出的第二充电电流，以增加所述充电电流，包括：
控制所述充电调节模块的当前设计权重最大的充电电流模块导通，输出充电调节电流；所述充电调节电流为所述设计权重与第一基准电流的乘积；或，
所述步进增加所述放电单元的放电调节模块输出的第二放电电流，以增加所述放电电流，包括：
控制所述放电调节模块的当前设计权重最大的放电电流模块导通，输出放电调节电流；所述放电调节电流为所述设计权重与第二基准电流的乘积。
CN202111564763.5A 2021-12-20 2021-12-20 锁相环系统及其电流调节方法 Pending CN114362747A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111564763.5A CN114362747A (zh) 2021-12-20 2021-12-20 锁相环系统及其电流调节方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111564763.5A CN114362747A (zh) 2021-12-20 2021-12-20 锁相环系统及其电流调节方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114362747A true CN114362747A (zh) 2022-04-15

Family

ID=81101240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111564763.5A Pending CN114362747A (zh) 2021-12-20 2021-12-20 锁相环系统及其电流调节方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114362747A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5783972A (en) * 1995-11-29 1998-07-21 Nec Corporation Power saving PLL circuit
US6104771A (en) * 1996-10-18 2000-08-15 Nec Corporation Phase locked loop capable of synchronizing output clock signal with input signal when VCO controller has insensitive input voltage range
CN1747297A (zh) * 2004-08-27 2006-03-15 百利通电子(上海)有限公司 空闲时段运用采样保持电路的充、放电电荷泵的校准装置
CN101420136A (zh) * 2007-10-24 2009-04-29 财团法人工业技术研究院 频率合成器及校正装置
US20110234272A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-29 Qicheng Yu Method and apparatus for charge pump linearization in fractional-n plls
US20140218082A1 (en) * 2011-12-30 2014-08-07 Yongping Fan Digitally switched capacitor loop filter
US20180048322A1 (en) * 2016-08-09 2018-02-15 Synopsys, Inc. Phase Locked Loop Circuit With Charge Pump Up-Down Current Mismatch Adjustment And Static Phase Error Reduction
CN112165249A (zh) * 2020-09-08 2021-01-01 浙江大学 宽输出电压范围低电流失配的电荷泵电路设计方法及应用
CN112311389A (zh) * 2019-10-09 2021-02-02 成都华微电子科技有限公司 电荷泵电流失配补偿电路、电荷泵及锁相环

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5783972A (en) * 1995-11-29 1998-07-21 Nec Corporation Power saving PLL circuit
US6104771A (en) * 1996-10-18 2000-08-15 Nec Corporation Phase locked loop capable of synchronizing output clock signal with input signal when VCO controller has insensitive input voltage range
CN1747297A (zh) * 2004-08-27 2006-03-15 百利通电子(上海)有限公司 空闲时段运用采样保持电路的充、放电电荷泵的校准装置
CN101420136A (zh) * 2007-10-24 2009-04-29 财团法人工业技术研究院 频率合成器及校正装置
US20110234272A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-29 Qicheng Yu Method and apparatus for charge pump linearization in fractional-n plls
US20140218082A1 (en) * 2011-12-30 2014-08-07 Yongping Fan Digitally switched capacitor loop filter
US20180048322A1 (en) * 2016-08-09 2018-02-15 Synopsys, Inc. Phase Locked Loop Circuit With Charge Pump Up-Down Current Mismatch Adjustment And Static Phase Error Reduction
CN112311389A (zh) * 2019-10-09 2021-02-02 成都华微电子科技有限公司 电荷泵电流失配补偿电路、电荷泵及锁相环
CN112165249A (zh) * 2020-09-08 2021-01-01 浙江大学 宽输出电压范围低电流失配的电荷泵电路设计方法及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6352477B2 (ja) フライングキャパシタマルチレベルコンバータ用の電圧バランス制御装置及び電圧バランス制御方法
US7940507B2 (en) Switching control circuit and self-excited DC-DC converter
US7193871B2 (en) DC-DC converter circuit
US6744243B2 (en) System and method for dynamically regulating a step down power supply
US8264286B2 (en) Phase-locked loop circuit
US20130214869A1 (en) Temperature-compensated semiconductor resistor device
WO2015105601A1 (en) Circuits and techniques for improving regulation in a regulator having more than one mode of operation
CN1711692A (zh) 具有集成pll的pwm控制器
WO2008027038A1 (en) Charge pump controller and method therefor
CN116015287B (zh) 一种基于频率转电压电路校正tdc步进的方法及装置
US7872536B2 (en) Variance correction method, PLL circuit and semiconductor integrated circuit
US20010028694A1 (en) Phase locked loop circuit
CN114362747A (zh) 锁相环系统及其电流调节方法
US6937028B2 (en) Resistor value detection circuit
US11502601B2 (en) Control circuit and control method of power converter
US11923771B2 (en) Control circuit and power source circuit
US10574141B2 (en) Current mirror calibration circuit and current mirror calibration method
US20050127887A1 (en) DC-DC converter
TW202147761A (zh) 電源箝制電路
US7319732B2 (en) Low-pass filter and phase locked loop
CN113541681B (zh) 一种应用于双路径锁相环的自动电流校准电荷泵电路
US10734994B2 (en) Gate control circuit, power supply circuit, and inverter circuit
CN218183249U (zh) 电压变换电路
CN110557016A (zh) 电源装置和磁共振成像系统
CN219514064U (zh) 环形振荡器与锁相环

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 100176 Room 101, 1f, building 3, yard 18, Kechuang 10th Street, Beijing Economic and Technological Development Zone, Beijing

Applicant after: Beijing yisiwei Computing Technology Co.,Ltd.

Applicant after: GUANGZHOU QUANSHENGWEI INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 100176 Room 101, 1f, building 3, yard 18, Kechuang 10th Street, Beijing Economic and Technological Development Zone, Beijing

Applicant before: Beijing yisiwei Computing Technology Co.,Ltd.

Applicant before: GUANGZHOU QUANSHENGWEI INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220415