[发明专利]锁相环及其自动频率校准电路、锁相环自调谐锁定方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，涉及一种锁相环，尤其涉及一种锁相环的自动频率校准电路；同时，本发明还涉及锁相环自调谐锁定方法。

背景技术

在无线通信领域，有限的高频范围内承载着越来越多的信道，锁相环被广泛用来为收发机产生稳定的频率。闭环锁相环电路由鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器VCO及分频器组成。

VCO里的变容管与电感谐振得到振荡频率，一旦选取了某个电感，振荡频率则通常受变容管控制。在已发表的一个专利中，对VCO采用了粗调谐和细调谐来增加变容管的调谐范围。一组离散的可变电容提供粗调谐，而连续变化的可变电容则提供细调谐。

在其粗调谐的过程中，任选一个初始调谐电压应用到VCO，输出频率经分频器之后与参考频率比较，产生一个误差数字信号来复位VCO的数字控制字，最终VCO选择一组离散电容使得经分频器之后的频率接近参考频率。完成粗调谐之后，PLL使用粗调谐所得到的频率作为初始频率进行细调谐，直至锁定。

上述方案中的粗调谐方案有两个缺点：

首先，VCO的初始调谐电压是一个任意值，这样在完成粗调谐之后，细调谐锁定之后的调谐电压有可能离这个初始电压很远，从而加大了PLL的锁定时间；

其次，该专利中的VCO分频之后与参考频率作比较是在一个闭环环路里进行的，这样在本质上与开环粗调谐方案相比，更加大了PLL的锁定时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种锁相环，该锁相环具有快速自调谐锁定功能。

本发明进一步提供一种上述锁相环的自动频率校准电路。

此外，本发明还提供上述锁相环的快速自调谐锁定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种快速锁定的锁相环电路，所述锁相环包括依次连接的鉴频鉴相器、电荷泵、滤波器、压控振荡器VCO以及第一分频器；所述锁相环进一步包括自动频率校准电路，该自动频率校准电路连接所述第一分频器、压控振荡器VCO，同时连接一第二分频器，所述第二分频器生成一固定的参考频率CKR；所述自动频率校准电路在所述压控振荡器VCO经第一分频器分频后的振荡频率CKV高于参考频率CKR时，减小所述压控振荡器VCO的振荡频率CKV；在所述压控振荡器VCO的振荡频率CKV低于参考频率CKR时，增大所述压控振荡器VCO的振荡频率CKV。

作为本发明的一种优选方案，所述滤波器的输入端连有一预充电电路A₀，在AFC进行搜索时，预充电电路A₀进行预充电，将滤波器的输入端A点的电压预充到预充电电路A₀的输入电压Vb，电压Vb在初始设定的时候，设置为锁相环最后锁定时的控制电压；当AFC完成任务时，关断预充电电路A₀；所述电荷泵与滤波器之间设置一开关。

作为本发明的一种优选方案，所述预充电电路A₀包括晶体管M0、M1、M2、M3、M4、M5、M6；晶体管M0、M1的栅极分别连接预充电电路A₀的输入电压VIP、VIN，晶体管M0、M1的源极连接晶体管M2的漏极，晶体管M0的漏极连接晶体管M3的漏极，晶体管M1的漏极连接晶体管M4的漏极；晶体管M2、M6的栅极连接输入电压Vb，晶体管M2的源极连接晶体管M6的源极；晶体管M3、M4、M5的源极连接预充电电路A₀的电源电压VDD2；晶体管M5、M6的漏极连接输出电压VOUT。

作为本发明的一种优选方案，所述自动频率校准电路包括依次连接的计数器、比较器、搜索引擎单元；所述计数器连接所述第一分频器、第二分频器，所述搜索引擎单元连接所述压控振荡器VCO；所述计数器及比较器用以比较VCO经第一分频器分频后的频率CKV与参考频率CKR；所述搜索引擎单元在所述压控振荡器VCO的振荡频率CKV高于参考频率CKR时，减小所述压控振荡器VCO的振荡频率CKV；在所述压控振荡器VCO的振荡频率CKV低于参考频率CKR时，增大所述压控振荡器VCO的振荡频率CKV。

作为本发明的一种优选方案，所述搜索引擎单元的搜索方法如下：

设定频率调谐范围的最低频率为第一调谐频率、最高频率为第二调谐频率；压控振荡器VCO的振荡频率CKV在第一调谐频率F1与第二调谐频率F2之间；

在所述压控振荡器VCO的振荡频率CKV高于参考频率CKR时，减小所述压控振荡器VCO的振荡频率CKV，并取第二调谐频率F2为振荡频率CKV，振荡频率CKV则减小至(CKV+F1)/2；