CN1302119A - 一种数字鉴相方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种数字鉴相方法及其装置,其方法包括下列步骤:首先确定一采样时间,在该采样时间内多次确定需要鉴相的两个参考时钟信号的上升沿时刻,计算得出多个由两个参考时钟信号确定的相位差计数值,将多个相位差计数值进行积分,并保存积分值;然后反复上述过程N次,得出N个积分值;对N个积分值进行平滑、滤波处理,得出精确的两个参考时钟信号的相位差。本发明不仅鉴相精度高,而且还提高了抖动滤波性能,能滤除采样中的寄生频率。

Description

一种数字鉴相方法及其装置

本发明涉及一种数字鉴相方法及其装置。

鉴相器是一种相位比较装置，主要用于锁相环中。鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两大类，目前的单片集成鉴相器，如数字鉴频鉴相器MC4044、MC12040、CD4046等，特点突出，性能优越，但由于输出幅度小、鉴相灵敏度低，很难用于精度要求较高的锁相环中。对于同步时钟供给系统中的锁相环，需要一种高精度的数字鉴相器，并且能够灵活地在快捕、跟踪、保持、自由运行这四种状态之间转换，如果直接使用上述的单片集成鉴相器，很难达到上述要求。

本发明的目的在于提供一种数字鉴相方法及其装置，它能精确地鉴别出两个参考时钟信号的相位差，并提高了信号的抖动滤波性能。

为了实现上述的发明目的，所提供的一种数字鉴相方法，首先确定一采样时间，在该采样时间内多次确定需要鉴相的两个参考时钟信号的上升沿时刻，计算得出多个由两个参考时钟信号确定的相位差计数值，将多个相位差计数值进行积分，并保存积分值；然后反复上述过程N次，得出N个积分值；对N个积分值进行平滑、滤波处理，得出精确的两个参考时钟信号的相位差。

为了实现上述的发明目的，所提供的一种数字鉴相装置，它包括：两个触发器，分别接收外部的参考时钟信号和复位逻辑单元的复位信号，确定该参考时钟信号上升沿的起始时刻，并输出置位脉冲信号；复位逻辑单元，从两个触发器中分别接收置位脉冲信号，进行逻辑处理，并向两个触发器返回复位信号；分频单元，从外部接收中央时钟信号，并经过质数分频，输出比所述的外部参考时钟信号的频率高几百倍的计数时钟信号；超前计数器，接收分频单元的计数时钟信号和一触发器的置位脉冲信号，计算两个所述参考时钟信号的相位超前时间，输出超前计数值；滞后计数器，接收分频单元的计数时钟信号和另一触发器的置位脉冲信号，计算两个所述参考时钟信号的相位滞后时间，输出滞后计数值；中央处理单元，接收外部的中央时钟信号和超前计数器、滞后计数器的超前、滞后计数值，在采样时间内进行相位积分，每隔一定的采样时间间隔才去读取经过多次计数后的计数值，然后对多个计数值进行平滑、滤波处理，计算两个参考时钟信号的真正相位差，并输出，同时还输出清零信号至超前计数器和滞后计数器。

由于采用了上述的技术解决方案，即在一固定时间内进行相位积分，因此大大降低了中央处理单元的负担，并且鉴相精度高，鉴相分辨率可达到10ns。另外这种数字鉴相装置还提供了一个低通滤波器，在采样速率的谐波分量上具有无限的衰减，所以它还提高了抖动滤波性能，能滤除采样中的寄生频率。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种数字鉴相装置的电路设备结构框图。

如图1所示，它包含两个触发器1、复位逻辑单元2、超前计数器3、滞后计数器4、中央处理单元5和分频单元6。

两个触发器1，从复位逻辑单元2接收复位信号，并分别从外部接收参考时钟信号S、R，当接收到复位信号时，两个触发器1被复位，当S信号的上升沿到来时，与S信号相连的触发器1置位，并把置位脉冲信号T1输出到超前计数器3和复位逻辑单元2，当R信号的上升沿到来时，与R信号相连的触发器1也置位，并把置位脉冲信号T2输出到滞后计数器4和复位逻辑单元2；

复位逻辑单元2，从两个触发器1接收置位脉冲信号T1、T2，若两个触发器1输出的置位脉冲信号T1、T2均有效时，复位逻辑单元产生复位信号，并将复位信号返回到两个触发器1；

分频单元6，从外部接收与两个参考时钟信号不相关的中央时钟信号CC，经过质数分频，输出频率比参考时钟信号S、R高几百倍的计数时钟信号；

超前计数器3，从分频单元6和一触发器1分别接收计数时钟信号和置位脉冲信号T1，置位脉冲信号T1的脉冲宽度代表了参考时钟信号S超前于R的超前时间，在这段时间内，超前计数器3用计数时钟信号进行加计数；

滞后计数器4，从分频单元6和另一触发器1分别接收计数时钟信号和置位脉冲信号T2，置位脉冲信号T2的脉冲宽度代表了参考时钟信号S滞后于R的滞后时间，在这段时间内，滞后计数器4用计数时钟信号进行加计数；

中央处理单元5，分别从超前计数器3、滞后计数器4接收超前、滞后计数值，并同时从外部接收中央时钟信号CC，在采样时间内进行相位积分，每隔一定的采样时间间隔才去读取经过多次计数后的计数值，然后对多个计数值进行平滑、滤波处理，计算两个参考信号的真正相位差，输出相位差，并同时将清零信号输出至超前计数器和滞后计数器。

Claims (2)

1．一种数字鉴相方法，其特征在于它包括下列步骤：

首先确定一采样时间，在该采样时间内多次确定需要鉴相的两个参考时钟信号的上升沿时刻，计算得出多个由两个参考时钟信号确定的相位差计数值，将多个相位差计数值进行积分，并保存积分值；

然后反复上述过程N次，得出N个积分值；

对N个积分值进行平滑、滤波处理，得出精确的两个参考时钟信号的相位差。

2．一种数字鉴相装置，其特征在于，它包括：

两个触发器，分别接收外部的参考时钟信号和复位逻辑单元的复位信号，确定该参考时钟信号上升沿的起始时刻，并输出置位脉冲信号；

复位逻辑单元，从两个触发器中分别接收置位脉冲信号，进行逻辑处理，并向两个触发器返回复位信号；

分频单元，从外部接收中央时钟信号，并经过质数分频，输出比所述的外部参考时钟信号的频率高几百倍的计数时钟信号；

超前计数器，接收分频单元的计数时钟信号和一触发器的置位脉冲信号，计算两个所述参考时钟信号的相位超前时间，输出超前计数值；

滞后计数器，接收分频单元的计数时钟信号和另一触发器的置位脉冲信号，计算两个所述参考时钟信号的相位滞后时间，输出滞后计数值；

中央处理单元，接收外部的中央时钟信号和超前计数器、滞后计数器的超前、滞后计数值，在采样时间内进行相位积分，每隔一定的采样时间间隔才去读取经过多次计数后的计数值，然后对多个计数值进行平滑、滤波处理，计算两个参考时钟信号的真正相位差，并输出，同时还输出清零信号至超前计数器和滞后计数器。