[发明专利]一种改善相位噪声的电荷泵锁相环电路

说明书

本发明公开了一种改善相位噪声的电荷泵锁相环电路，包括鉴频鉴相器、电荷泵、压控振荡器、分频器和环路滤波器；设置由鉴频器构成的鉴频器支路，鉴频器支路并联连接在鉴频鉴相器的信号输入端与电荷泵的信号输出端之间；鉴频器支路将两路输入信号的频率差经转换获得电流脉冲信号并接入环路滤波器，使得在电荷泵锁相环的环路传递函数中增加一个零点；以此改变电路各组件的相位噪声传递函数，使输出相位噪声变小，输出信号抖动更小。相比于同等参数下的传统电荷泵锁相环，本发明锁相环的输出相位噪声更小，50KHz‑10MHz的输出信号抖动由传统电荷泵锁相环的3.98pS降低到2.42pS；在保证足够相位裕度的同时，提高环路带宽，从而进一步抑制相位噪声，减少锁定时间。

技术领域

本发明涉及锁相环技术领域，特别是涉及一种改善相位噪声的电荷泵锁相环电路。

背景技术

锁相环在射频无线通信，光纤通信，高速有线通信等领域中占有重要位置。相位噪声是锁相环的一个重要指标，影响着产生的时钟信号的纯净度。

锁相环的输出信号相位噪声取决于很多因素，包括输入信号的相位噪声，DIVIDER的相位噪声，PFD/CP结构的噪声和VCO相位噪声以及各部分的噪声传递函数。为了改善输出信号的相位噪声，往往通过减小各部分的噪声来实现，但是各组件的噪声不能一直降低，因而对整体噪声的改善有限。

传统电荷泵锁相环为了保证环路拥有足够的相位裕度，其环路带宽设置为小于锁相环输入参考信号的1/10，而锁相环电路的锁定时间往往与环路带宽成反比，因而为了减少锁相环电路的锁定时间，需要突破其带宽限制。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种改善相位噪声的电荷泵锁相环电路，通过改变环路的噪声传递函数，使得部分组件的噪声贡献更小，实现输出信号的抖动减小。

本发明为实现发明目的采用如下技术方案：

本发明改善相位噪声的电荷泵锁相环电路的特点是：

所述电荷泵锁相环包括鉴频鉴相器、电荷泵、压控振荡器、分频器和环路滤波器；在所述电荷泵锁相环中设置由鉴频器构成的鉴频器支路，所述鉴频器支路并联连接在鉴频鉴相器的信号输入端与所述电荷泵的信号输出端之间；所述鉴频鉴相器的信号输出端与电荷泵的信号输入端相连接；

所述鉴频器支路将两路输入信号的频率差经转换获得电流脉冲信号，所述电流脉冲信号接入环路滤波器，使得在所述电荷泵锁相环的环路传递函数中增加一个零点；以此改变电路各组件的相位噪声传递函数，使输出相位噪声变小，输出信号抖动更小；

所述电流脉冲信号与电荷泵的输出电流共同经过环路滤波器转换为控制电压，由所述控制电压控制压控振荡器的输出信号f_out的输出频率，所述压控振荡器的输出信号f_out的输出频率即为锁相环输出信号频率；

所述输出信号f_out通过分频器产生低频反馈信号f_div；所述两路输入信号分别是锁相环输入信号f_ref和所述低频反馈信号f_div；由所述鉴频鉴相器将所述锁相环输入信号f_ref和所述低频反馈信号f_div转换为与所述两路输入信号相位差相关的脉冲信号，利用所述脉冲信号控制电荷泵产生电流。

本发明改善相位噪声的电荷泵锁相环电路的特点也在于：

所述鉴频器支路是利用数字逻辑电路将所述两路输入信号的频率差转换为脉冲信号宽度差，所述脉冲信号宽度差是通过电压产生电路转换为电压差，所述电压差通过亚采样电荷泵与脉冲产生器转换为所述电流脉冲信号。

本发明改善相位噪声的电荷泵锁相环电路的特点也在于：