CN214101348U - 一种双参考源智能切换的锁相电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及锁相环路的领域，尤其涉及一种双参考源智能切换的锁相电路，包括作为控制中心的智能控制切换电路，智能控制切换电路连接有被智能控制切换电路控制的信号开关切换电路，智能控制切换电路连接有用于识别外参信号的外参信号识别电路、用于提供内参信号的内参源输出电路以及用于对外参信号或内参信号进行处理的锁相及环路滤波电路，外参信号识别电路与信号开关切换电路连接。本申请具有可以降低锁相环路因丢失外部参考源信号后失锁而无法正常工作的可能性的效果。

Description

一种双参考源智能切换的锁相电路

技术领域

本申请涉及锁相环路的领域，尤其是涉及一种双参考源智能切换的锁相电路。

背景技术

锁相环路简称锁相环(PLL)，是一种输出一定频率信号的振电路，也称为相位同步环(回路)。该回路利用外部施加的基准信号与PLL 回路内的振荡器输出的相位差恒定的反馈控制来产生振荡信号。电子设备在正常工作时,通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。

在传统的生产设计中，锁相环路一般设置外部施加的基准信号，通过比较基准信号和回路内振荡器输出的振荡信号来调整振荡信号，最终使振荡信号与基准信号的频率相同相位差恒定。

针对上述中的相关技术，发明人认为在传统锁相环路中，当外部参考源信号丢失时，锁相环路会因失锁而无法正常工作的可能性。

实用新型内容

为了降低锁相环路因丢失外部参考源信号后失锁而无法正常工作的可能性，本申请提供了一种双参考源智能切换的锁相电路。

本申请提供的一种双参考源智能切换的锁相电路采用如下的技术方案：

一种双参考源智能切换的锁相电路，包括作为控制中心的智能控制切换电路，智能控制切换电路连接有被智能控制切换电路控制的信号开关切换电路，智能控制切换电路连接有用于识别外参信号的外参信号识别电路、用于提供内参信号的内参源输出电路以及用于对外参信号或内参信号进行处理的锁相及环路滤波电路，外参信号识别电路与信号开关切换电路连接。

通过采用上述技术方案，将智能控制切换电路与外参信号识别电路连接，当外参信号识别电路接收到有外参信号时，智能控制切换电路控制信号开关切换电路使外参信号通过信号开关切换电路，进入锁相及环路滤波电路，当外参信号识别电路未接收到外参信号时，智能控制切换电路控制信号开关切换电路使内参源输出电路产生的内参信号通过信号开关切换电路，进入锁相及环路滤波电路，即使丢失外参信号也会有内参信号作为备用，锁相及环路滤波电路不会因丢失外参信号而无法工作，并且控制外参信号和内参信号通过信号开关切换电路是由智能控制切换电路自动控制，无需人工操作。

可选的，所述信号开关切换电路包括射频开关芯片U3。

通过采用上述技术方案，射频开关芯片可以减小信号损耗，注重信号隔离，减小内参信号和外参信号的干扰的可能性，提高稳定性。

可选的，所述外参信号识别电路包括用于将外参信号转换为直流信号的运放电路，运放电路的输出端与智能控制切换电路连接。

通过采用上述技术方案，运放电路将外参信号转换为直流信号，从而使智能控制切换电路能够识别从外参信号识别电路传输来的信号，进而控制信号开关切换电路使外参信号通过信号开关切换电路，运放电路保证了智能控制切换电路能够识别信号。

可选的，所述锁相及环路滤波电路包括鉴相器U2、与鉴相器U2连接的滤波电路以及与滤波电路相连的压控振荡器VCXO2，鉴相器U2还与压控振荡器VCXO2相连。

通过采用上述技术方案，锁相及环路滤波电路接收从信号开关切换电路传输来的外参信号或内参信号，并通过鉴相器U2将内参信号或外参信号和压控振荡器VCXO2产生的振荡信号比较的结果转换为误差电压，误差电压再经过滤波电路滤除高频分量后施加给压控振荡器VCXO2，使压控振荡器VCXO2的振荡频率与内参信号或外参信号的频率相同相位差恒定，最终锁相及环路滤波电路处于锁定状态，锁相及环路滤波电路可以保持内参信号或外参信号的稳定性，使内部压控振荡器的频率与内参信号或外参信号的频率相匹配。

可选的，所述锁相及环路滤波电路连接有用于将压控振荡器VCXO2输出信号进行转换的正弦波波形转换电路。

通过采用上述技术方案，锁相及环路滤波电路中的压控振荡器VCXO2的输出端与正弦波波形转换电路连接，压控振荡器VCXO2的振荡信号经过正弦波波形转换电路产生频率与内参信号或外参信号频率相同的稳定的正弦波，产生的正弦波稳定且符合使用要求。

可选的，还包括用于供电的电源稳压及隔离电路，电源稳压及隔离电路包括用于为智能控制切换电路和锁相及环路滤波电路供电的第一稳压模块和用于为外参信号识别电路、内参源输出电路和正弦波波形转换电路供电的第二稳压模块。

通过采用上述技术方案，智能控制切换电路和锁相及环路滤波电路为数字电路，外参信号识别电路、内参源输出电路和正弦波波形转换电路为模拟电路，第一稳压模块为数字电路部分供电，第二压模块为模拟电路部分供电，可以降低信号互相干扰的可能性，提高整个电路运行的稳定性。

可选的，所述第一稳压模块和所述第二稳压模块均为低功耗线性稳压器。

通过采用上述技术方案，第一稳压模块和第二稳压模块均为低功耗线性稳压器，低功耗线性稳压器压降低稳定性高，提高了为供电时电压的稳定性，并且低功耗线性稳压器在禁用时功耗低。

可选的，所述内参源输出电路包括压控振荡器VCXO1，压控振荡器VCXO1与信号开关切换电路电连接，压控振荡器VCXO1为最大振荡信号频率为10MHz的压控振荡器。

通过采用上述技术方案，通常高频信号老化率差，温度稳定度难以做好，10MHz信号相对稳定，用10MHz压控振荡器VCXO1作为内参源输出电路的核心，使电路具备10MHz的温度稳定度和老化特性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.将智能控制切换电路与外参信号识别电路连接，当外参信号识别电路接收到有外参信号时，智能控制切换电路控制信号开关切换电路使外参信号通过信号开关切换电路，进入锁相及环路滤波电路，当外参信号识别电路未接收到外参信号时，智能控制切换电路控制信号开关切换电路使内参源输出电路产生的内参信号通过信号开关切换电路，进入锁相及环路滤波电路，即使丢失外参信号也会有内参信号作为备用，锁相及环路滤波电路不会因丢失外参信号而无法工作，并且控制外参信号和内参信号通过信号开关切换电路是由智能控制切换电路自动控制，无需人工操作；

2.智能控制切换电路和锁相及环路滤波电路为数字电路，外参信号识别电路、内参源输出电路和正弦波波形转换电路为模拟电路，第一稳压模块为数字电路部分供电，第二压模块为模拟电路部分供电，可以降低信号互相干扰的可能性，提高整个电路运行的稳定性与准确性。

附图说明

图1是本申请实施例一种双参考源智能切换锁相电路的电路原理框图。

图2是本申请实施例一种双参考源智能切换锁相电路的电路原理图。

图3是本申请实施例一种双参考源智能切换锁相电路控制方法的流程框图。

附图标记说明：1、智能控制切换电路；2、外参信号识别电路；21、运放电路；3、信号开关切换电路；4、内参源输出电路；5、锁相及环路滤波电路；51、滤波电路；6、正弦波波形转换电路；7、电源稳压及隔离电路；71、第一稳压模块；72、第二稳压模块。

具体实施方式

以下结合附图1-3及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种双参考源可智能切换的锁相电路。

参照图1和图2，双参考源智能切换的锁相电路包括作为控制中枢的智能控制切换电路1，智能控制切换电路1包括控制芯片U1，智能控制切换电路1连接有外参信号识别电路2，外参信号识别电路2与控制芯片U1的输入端连接，外参信号识别电路2连接有检波器（图中未画出），检波器用于识别宽幅度范围的外参信号。当外参信号经过检波器输入至外参信号识别电路2时，外参信号识别电路2将外参信号转换为直流信号并传输至控制芯片U1进行识别，控制芯片U1判断是否有外参信号输入。

外参信号识别电路2包括运放电路21和耦合电容C28，耦合电容C28的一端与检波器连接，耦合电容C28的另一端连接有信号开关切换电路3，运放电路21的输入端与检波器连接，运放电路21的输出端与智能控制切换电路1连接。耦合电容C28将外参信号中的直流部分隔离掉，然后外参信号传输至信号开关切换电路3，运放电路21将外参信号转换为控制芯片U1可识别的直流信号。

智能控制切换电路1与信号开关切换电路3连接，信号开关切换电路3连接在控制芯片U1的输出端，信号开关切换电路3包括射频开关芯片U3，射频开关芯片U3的控制引脚与控制芯片U1的输出端相连，射频开关芯片U3的型号为HMC221b。

信号开关切换电路3与外参信号识别电路2连接，当控制芯片U1接收到外参信号识别电路2发出的直流信号时，控制芯片U1控制射频开关芯片U3切换通道，使外参信号通过信号开关切换电路3。

信号开关切换电路3连接有内参源输出电路4，内参源输出电路4用于产生内参信号，当没有外参信号输入至外参信号识别电路2时，控制芯片U1则控制射频开关芯片U3切换通道，使内参信号通过信号开关切换电路3。

其中，内参信号的优先级低于外参信号的优先级，当内参信号和外参信号同时存在时，控制芯片U1控制射频开关芯片U3使外参信号通过信号开关切换电路3。

信号开关切换电路3连接有锁相及环路滤波电路5，锁相及环路滤波电路5包括鉴相器U2、滤波电路51和压控振荡器VCXO2，其中，滤波电路51为RC滤波电路，鉴相器U2可选HMC1031芯片。鉴相器U2的第7引脚与滤波电路51的输入端相连，滤波电路51的输出端与压控振荡器VCXO2的第2引脚相连，压控振荡器VCXO2的第3引脚与鉴相器U2的第6引脚相连，信号开关切换电路3与鉴相器U2的第2引脚相连。锁相及环路滤波电路5连接有正弦波波形转换电路6，正弦波波形转换电路6与压控振荡器VCXO2的第3引脚相连。

压控振荡器VCXO2发出的振荡信号传输至正弦波波形转换电路6，正弦波波形转换电路6将振荡信号转化为正弦波信号然后对外输出，同时，压控振荡器VCXO2发出的振荡信号还反馈至鉴相器U2，由鉴相器U2的第6引脚输入，内参信号或者外参信号经过信号开关切换电路3由鉴相器U2的第2引脚输入，鉴相器U2将压控振荡器VCXO2输出的振荡信号与内参信号或者外参信号进行相位对比计算相位差并将相位差转化为误差电压，误差电压有鉴相器U2的第7引脚输出，然后滤波电路51将误差电压中的高频分量滤除得到稳定的控制电压，并将控制电压输送给压控振荡器VCXO2的第2引脚，控制电压控制压控振荡器VCXO2输出的振荡信号，使振荡信号的频率与外参信号或内参信号的频率相同且相位差保持恒定。

例如，当有外参信号输入时，外参信号识别电路2将外参信号转换为直流信号并传送至控制芯片U1，控制芯片U1控制射频开关芯片U3切换通道使外参信号经过信号开关切换电路3输入到鉴相器U2的第2引脚，同时，压控振荡器VCXO2输出的振荡信号输入到鉴相器U2的第6引脚，鉴相器U2将压控振荡器VCXO2的振荡信号与外参信号进行相位对比计算相位差并将相位差转化为误差电压，由鉴相器U2的第7引脚经过滤波电路51输送至压控振荡器VCXO2的第2引脚，通过误差电压调控压控振荡器VCXO2输出的振荡信号，使振荡信号和外参信号频率相同且相位差保持恒定，并且振荡信号传送至正弦波波形转换电路6，正弦波波形转换电路6将振荡信号转化为正弦波信号，然后对外输出。

双参考源智能切换的锁相电路还包括用于供电的电源稳压及隔离电路7，智能控制切换电路1、外参信号识别电路2、内参源输出电路4、锁相及环路滤波电路5和正弦波波形转换电路6均与电源稳压及隔离电路7电连接。电源稳压及隔离电路7包括第一稳压模块71和第二稳压模块72，第一稳压模块71和第二稳压模块72均为低功耗线性稳压器。

智能控制切换电路1和锁相及环路滤波电路5为数字电路部分，外参信号识别电路2、内参源输出电路和正弦波波形转换电路6为模拟电路部分，第一稳压模块71模拟电路部分供电，第二稳压模块72为数字电路部分供电。对模拟电路部分和数字电路部分分别供电可以使模拟电路部分和数字电路部分的供电隔离，减小模拟电路部分和数字电路部分相互产生信号干扰的可能性，提高了双参考源智能切换的锁相电路的运行稳定性。

本申请实施例一种双参考源智能切换的锁相电路的实施原理为：控制芯片U1通过外参信号识别电路2判断是否有外参信号输入。当有外参信号输入时，外参信号识别电路2将外参信号转换为直流信号传送至控制芯片U1，控制芯片U1控制射频开关芯片U3切换通道使外参信号经过信号开关切换点路3传输到鉴相器U2。

同时，压控振荡器VCXO2输出的振荡信号输入到鉴相器U2的第6引脚，鉴相器U2将压控振荡器VCXO2的振荡信号与外参信号进行相位对比计算相位差并将相位差转化为误差电压，由鉴相器U2的第7引脚经过滤波电路51输送至压控振荡器VCXO2的第2引脚，调控压控振荡器VCXO2输出的振荡信号，使振荡信号和外参信号频率相同且相位差保持恒定，并且振荡信号传送至正弦波波形转换电路6，正弦波波形转换电路6将振荡信号转化为正弦波信号，然后对外输出。

当没有外参信号输入时，控制芯片U1控制射频开关芯片U3切换通道使内参源输出电路4产生的内参信号通过信号开关切换电路3传输到锁相及环路滤波电路5，锁相及环路滤波电路5对内参信号的处理步骤与对外参信号的处理步骤相同。

参照图3，图3是本申请实施例的一种双参考源智能切换锁相电路控制方法的流程框图。一种双参考源智能切换的锁相电路控制方法包括：

步骤S100，控制芯片U1判断是否有外参信号的输入，若是，则转入步骤S201；若否，则转入步骤S202。

具体的，控制芯片U1通过外参信号识别电路2判断是否有外参信号输入，当有外参信号时，外参信号识别电路2将外参信号转换为直流信号输送至控制芯片U1的输入端；当没有外参信号时，外参信号识别电路2不向控制芯片U1传输信号。

S201，控制芯片U1控制射频开关芯片U3切换通道使外参信号通过信号开关切换电路。

具体的，控制芯片U1控制射频开关芯片U3切换通道使外参信号通过信号开关切换电路。

步骤S202，控制芯片U1控制射频开关芯片U3切换通道使内参信号通过信号开关切换电路。

具体的，控制芯片U1控制射频开关芯片U3切换通道使内参信号通过信号开关切换电路。

步骤S300，根据内参信号或外参信号调整压控振荡器VCXO2输出的振荡信号。

具体的，外参信号或者内参信号经过信号开关切换电路3传输至鉴相器U2，鉴相器U2将外参信号或内参信号与压控振荡器VCXO2输出的振荡信号进行相位比较，并输出误差电压，误差电压经过滤波电路51滤波处理后输送至压控振荡器VCXO2，通过控制电压控制压控振荡器VCXO2输出的振荡信号，使振荡信号与外参信号或内参信号频率相同且相位差保持恒定。

步骤S400，对经过调整振荡信号进行波形转换。

具体的，正弦波波形转换电路对经过调整的振荡信号进行波形转换，使经过调整的振荡信号转换为正弦波信号。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (8)

1.一种双参考源智能切换的锁相电路，其特征在于：包括作为控制中心的智能控制切换电路（1），智能控制切换电路（1）连接有被智能控制切换电路（1）控制的信号开关切换电路（3），智能控制切换电路（1）连接有用于识别外参信号的外参信号识别电路（2）、用于提供内参信号的内参源输出电路（4）以及用于对外参信号或内参信号进行处理的锁相及环路滤波电路（5），外参信号识别电路（2）与信号开关切换电路（3）连接。

2.根据权利要求1所述的一种双参考源智能切换的锁相电路，其特征在于：所述信号开关切换电路（3）包括射频开关芯片U3。

3.根据权利要求1所述的一种双参考源智能切换的锁相电路，其特征在于：所述外参信号识别电路（2）包括用于将外参信号转换为直流信号的运放电路（21），运放电路（21）的输出端与智能控制切换电路（1）连接。

4.根据权利要求1所述的一种双参考源智能切换的锁相电路，其特征在于：所述锁相及环路滤波电路（5）包括鉴相器U2、与鉴相器U2连接的滤波电路（51）以及与滤波电路（51）相连的压控振荡器VCXO2，鉴相器U2还与压控振荡器VCXO2相连。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种双参考源智能切换的锁相电路，其特征在于：所述锁相及环路滤波电路（5）连接有用于将压控振荡器VCXO2输出信号进行转换的正弦波波形转换电路（6）。

6.根据权利要求5所述的一种双参考源智能切换的锁相电路，其特征在于：还包括用于供电的电源稳压及隔离电路（7），电源稳压及隔离电路（7）包括用于为智能控制切换电路（1）和锁相及环路滤波电路（5）供电的第一稳压模块（71）和用于为外参信号识别电路（2）、内参源输出电路（4）和正弦波波形转换电路（6）供电的第二稳压模块（72）。

7.根据权利要求6所述的一种双参考源智能切换的锁相电路，其特征在于：所述第一稳压模块（71）和所述第二稳压模块（72）均为低功耗线性稳压器。

8.根据权利要求6所述的一种双参考源智能切换的锁相电路，其特征在于：所述内参源输出电路（4）包括压控振荡器VCXO1，压控振荡器VCXO1与信号开关切换电路（3）电连接，压控振荡器VCXO1为最大振荡信号频率为10MHz的压控振荡器。

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