[实用新型]低功耗锁相环频率综合器

说明书

本实用新型公开了一种低功耗锁相环频率综合器，包括频率粗调回路、频率细调回路、环形振荡器和调谐变容管；调谐变容管具有第一调谐端和第二调谐端，第一调谐端与环形振荡器的输出节点连接，第二调谐端与频率细调回路连接，频率粗调回路与环形振荡器连接。本实用新型的锁相环频率综合器，通过频率粗调回路在环形振荡器的众多子频带中选择出中心工作频率趋近于目标频率的目标子频带，实现频率的粗调；粗调获得目标子频带后，通过频率细调回路产生并输出可变的调谐电压，驱动调谐变容管在目标子频带范围内连续调谐；降低压控振荡器的电压‑频率调谐增益，从而降低锁相环频率综合器对控制电压上的噪声灵敏度。

技术领域

本实用新型属于锁相环技术领域，涉及一种低功耗锁相环频率综合器。

背景技术

锁相环频率综合器被广泛的应用在集成电路中，为数字电路、数据转换器、芯片接口等提供多相位时钟信号。这类锁相环频率综合器通常基于环形振荡器实现。由于环形振荡器的相位噪声性能较差，是制约环形振荡器锁相环噪声性能的关键因素。为了得到较好的输出相位噪声性能，锁相环通常采用较大的环路带宽以抑制环形振荡器的相位噪声，达到优化锁相环输出相位噪声性能的目的。

传统的环形振荡器如图1所示，锁相环通常采用电压-电流转换器将环路滤波器的电压信号转化成电流信号，通过控制环形振荡器的充电或放电电流大小实现频率调谐。然而，在实际设计中要求电压-电流转换器的带宽要远大于锁相环环路带宽，以避免电压-电流转换器对锁相环环路稳定性的影响。环形振荡器锁相环的环路带宽一般在几MHz至几十MHz，电压-电流转换器在保证增益的同时，带宽需要达到几百MHz以上，导致电压-电流转换器会消耗大量的功耗。此外，电压-电流转换器的噪声将直接增加到环形振荡器上，恶化振荡器噪声性能。

环形压控振荡器具有面积小、调谐范围大的特点。使用一根调谐曲线覆盖目标频率带，需要增大振荡器的电压-频率调谐增益。以1V的电压调谐范围、2GHz的输出频率范围为例，振荡器的电压-频率平均调谐增益将达到2GHz/V。如此大的增益，使得锁相环噪声特别敏感，影响到锁相环的噪声性能。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种低功耗锁相环频率综合器，确保覆盖目标频率范围的同时降低压控振荡器的电压-频率调谐增益，改善环形压控振荡器的功耗性能和相位噪声性能，简化了环路滤波器和环形压控振荡器的接口。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种低功耗锁相环频率综合器，包括频率粗调回路、频率细调回路、环形振荡器和调谐变容管；所述调谐变容管的电容值随控制电压的变化而连续变化，所述调谐变容管具有第一调谐端和第二调谐端，所述第一调谐端与环形振荡器的输出节点连接，所述第二调谐端与频率细调回路连接，所述频率粗调回路与环形振荡器连接；

所述频率粗调回路比较环形振荡器的工作频率和目标频率，根据比较结果调整环形振荡器的充电或放电电流大小，使得环形振荡器的工作频率趋近于目标频率，并锁定环形振荡器工作频率趋近于目标频率时所在的频带；

所述频率细调回路产生并输出调谐电压，所述调谐变容管在调谐电压的驱动下改变环形振荡器的节点电容，在锁定频带范围内调谐所述环形振荡器的工作频率，直至相位锁定；

所述频率粗调回路运行时、所述频率细调回路断开；所述频率细调回路运行时、所述频率粗调回路断开。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述频率细调回路包括调谐电压产生电路，所述调谐电压产生电路串联第一开关SW1后连接调谐变容管的第二调谐端。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述调谐电压产生电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和分频器，所述分频器的输入端连接环形振荡器的输出端，所述分频器的输出端连接鉴频鉴相器的反馈输入端，所述鉴频鉴相器的输出端连接电荷泵的输入端，所述电荷泵的输出端连接环路滤波器的输入端，所述环路滤波器的输出端串联第一开关SW1后连接调谐变容管的第二调谐端。