[实用新型]一种低噪声自动频率控制装置

说明书

本实用新型公开了一种低噪声自动频率控制装置，包括通信终端芯片和晶振，所述通信终端芯片包括锁相环和AFC校准模块，所述锁相环包括频率调整输出模块和可编程小数分频器，所述频率调整输出模块的输出端与可编程小数分频器的第一输入端连接，所述可编程小数分频器的输出端与频率调整输出模块的第一输入端连接，所述晶振的控制管脚连接至低噪声连接点，所述晶振的时钟信号输出端与频率调整输出模块第二输入端连接，所述AFC校准模块的输出端与可编程小数分频器的第二输入端连接。本实用新型将晶振连接至低噪声连接点，提高系统的接收性能，通过可编程小数分频器来控制分频比，节省芯片面积和功耗，可广泛应用于半导体技术领域。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种低噪声自动频率控制装置。

背景技术

锁相环是通信终端芯片中的重要模块，其只要由鉴频鉴相器(PFD)、电荷泵(CP)、环路滤波器(LF)、压控振荡器(VCO)和分频器(Divider)等主要模块组成。在锁相环芯片外设有晶振时钟，晶振时钟向锁相环输入参考基准时钟信号，鉴频鉴相器检测分频器的输出时钟和基准时钟的频率和相位差，并根据该差别调整电荷泵输出电流的方向，电荷泵输出的电流经过环路滤波器后得到稳定的直流电压信号，该电压信号作为压控振荡器的控制信号，该控制信号控制VCO的输出频率，通过这样的闭环操作，最终使得分频器的输出信号和基准时钟的频率(或相位)相等。假设分频器的分频比为N，那么最终的锁相环输出的频率可以表示为：Fout＝N×Fref，其中Fref为基准时钟的频率。实际环路工作时，锁相环中每个模块产生的噪声和晶振时钟输入的噪声都会增加整个锁相环的输出噪声，这些噪声会降低整个芯片的接收(或发射)性能。其中，由晶振提供的基准时钟的噪声在锁相环的输出端主要表现为近端的相位噪声，其对小带宽的应用场景会产生重大的影响。

锁相环输出信号的频率决定了通信终端芯片接收(或发射)通道的接收(或发射)信号的频率，因此，若通信终端芯片频率不满足系统正常工作的要求的话，则需要通过一定的校准技术来调整锁相环的输出频率，使通信终端芯片和外部通讯系统的频率保持一致，实现郑工系统的正常通信。

图2为现有调整锁相环输出频率的技术系统框图。现有技术对频率的校准是在保持锁相环的分频比不变的情况下，通过调整晶振的振荡频率来实现的。其工作方式如下：首先，AFC校准模块检测通信终端芯片和外部通讯系统的频率误差，通过预设的算法计算出此时需调整的数模转换器(DAC)的数字输入字，并将该DAC的控制字通过控制接口输入到通信终端芯片里面的高精度DAC，通过调整DAC的输出电压来改变晶体振荡器的振荡频率，使手机终端的频率和外部通讯系统的频率一致。

由于实际的DAC输出电压必定存在一定的噪声和扰动，该噪声(或扰动)作用在晶振的控制管脚上，会导致晶振的输出时钟发生微小的偏差，这种偏差称为的相位噪声。该噪声主导了锁相环输出信号的近端相位噪声，会导致终端的整体接收(或发射)系统性能的下降，尤其是在小带宽的应用环境下。所以，为了降低晶体振荡器的输出噪声，需要对DAC的输出噪声做很好的优化，这种做法不仅提高芯片的设计难度，还会导致芯片面积和功耗的增加，增加了芯片成本。

名词解释：

双模预标定器(英文为Prescaler)：是一个具有两种分频比(N和N+1)的分频器，其分频比的选择由一个1-bit的数字信号控制，当该数字信号为“1”时，分频比为N+1；否则分频比为N。

AFC：AFC为Automatic frequency control的缩写，中文意思是自动频率控制。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种低噪声的自动频率控制装置。