[发明专利]一种宽频带高精度的锁相环电路

权利要求书

1.一种宽频带高精度的锁相环电路，其特征在于，包括：锁相环路1、锁相环路2和环路选择模块；其中：

锁相环路1具有较高的环路增益，用于对频点的粗略锁定；锁相环路2的环路带宽较窄，用于对频率和相位的精确调节并保证低抖动；环路选择模块用于根据数字滤波器输出的数字信号来调节锁相环路1和锁相环路2之间的工作转换。

2.根据权利要求1所述的一种宽频带高精度的锁相环电路，其特征在于，所述锁相环路1包括依次电连接的鉴频器、时间数字转换器、数字滤波器、开关电路a、脉冲补抹电路和分频器a；其中：

所述鉴频器用于比较输入的参考时钟信号f_ref和分频器a输出的环路反馈信号f_a之间的频率大小，并将频率误差转化成相应的电压脉冲信号；

所述时间数字转换器用于将鉴频器输出的电压脉冲信号转换成相应的数字信号；

所述数字滤波器用于对时间数字转化器输出的数字信号进行滤波处理，当开关电路a导通时，所述脉冲补抹电路通过数字信号来调节振荡频率，输出的频率信号连接至分频器a中进行分频处理。

3.根据权利要求1所述的一种宽频带高精度的锁相环电路，其特征在于，所述锁相环路2包括依次电连接的电压转换电路、开关电路b、压控振荡器和分频器b；其中：

所述电压转换电路包括鉴频鉴相器、电荷泵和模拟滤波器，用于比较输入的参考时钟信号f_ref和分频器b输出的环路反馈信号f_a之间的频率和相位误差，并将误差信号转换成相应的模拟信号，在开关电路b导通时，所述压控振荡器受电压转换电路输出的模拟信号的控制来改变环路的振荡频率，输出的频率信号连接至分频器b中进行分频处理。

4.根据权利要求1所述的一种宽频带高精度的锁相环电路，其特征在于，所述环路选择模块用于根据数字滤波器输出的数字信号来调节锁相环路1和锁相环路2之间的工作转换，包括：

假设锁相环路1对频点进行粗略锁定时，其频率误差对应的电压信号为v，且在锁相环路初始工作时，开关电路a导通，开关电路b断开，在环路选择模块中，数字滤波器输出的数字信号经过D/A转换器之后输出信号v_a，并与v进行比较；当环路未对频点进行锁定时，D/A转换器的输出信号大v_a于v，此时环路选择模块输出的控制信号s有效，s’无效，使得开关电路a导通；此时，锁相环路1工作，锁相环路2断开，通过具有的高环路增益锁相环路1对信号频率进行粗略锁定；

当锁相环路1进行一段过程的频率捕捉后，分频器a输出的反馈信号粗略锁定在接近参考信号f_ref频率的范围内，此时D/A转换器的输出信号v_a小于或等于v，完成对频点的捕获，此时环路选择模块输出的控制信号s’有效，s无效，使得开关电路b导通，此时，锁相环路2工作，锁相环路1断开，通过锁相环路2对信号的频率和相位进行精确调节。

5.根据权利要求1或4所述的一种宽频带高精度的锁相环电路，其特征在于，所述环路选择模块包括：D/A转换器、比较器和反相器；其中：

D/A转换器的输入端接锁相环路1中的数字滤波器输出的数字信号，输出接比较器的同相端；

比较器的同相端接D/A转换器输出的模拟信号，反相端接电压信号v，输出为有效信号s，控制锁相环路1中的开关电路a；

反相器的输入端接比较器的输出，输出为有效信号s’，控制锁相环路2中的开关电路b。

6.根据权利要求1或4所述的一种宽频带高精度的锁相环电路，其特征在于，所述的开关电路a和开关电路b结构类似，均由CMOS开关构成，其中：

所述开关电路a是由与s相连的NMOS管和与s’相连的PMOS管并联构成的传输门结构；所述开关电路b是由与s’相连的NMOS管和与s相连的PMOS管并联构成的传输门构成；s和s’为相反信号，当s信号为高电平时，s’信号为低电平，开关电路a中的PMOS和NMOS管都导通，开关电路b中的PMOS和NMOS管都截止，则开关电路a闭合，开关电路b断开，锁相环路1中的数字滤波器输出的数字信号传送至脉冲补抹电路；当s信号为低电平时，s’信号为高电平，开关电路a中的PMOS和NMOS管都截止，开关电路b中的PMOS和NMOS管都导通，则开关电路a断开，开关电路b闭合，锁相环路2中的电压转换电路输出的模拟信号传送至压控振荡器。