[发明专利]一种宽频带高精度的锁相环电路

说明书

本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种宽频带高精度的锁相环电路。

背景技术

锁相环是一个能够保持输出信号和参考信号在频率和相位上同步的控制系统，在现代电路系统设计中已经成为了一种不可缺少的基本宏单元。锁相环技术越来越广泛的应用在无线和通讯系统、硬盘驱动电路、无线收发器和微处理器等领域。最早出现的锁相环是由纯模拟器件构成的，随着人们对锁相环性能、成本、功能等各方面要求的提高以及集成电路设计工艺的不断进步，锁相环类型也在不断的推陈出新，主要可以分为以下几类：数字锁相环、全数字锁相环和软件锁相环。

随着设计工艺的发展和系统工作频率的提高，高速时钟发生器在整个系统中起到至关重要的作用。传统的模拟锁相环对频率锁定的精确度高，但适用频率范围窄，应用比较局限，而数字锁相环可适用很大的频率范围，且抗干扰性能好，但由于环路是受离散的数字信号控制，最终输出频率只能近似接近参考频率f_ref ，即频率锁定的精确度低。

为了确保系统的较高工作频率及稳定性，结合传统的模拟锁相环及数字锁相环的优缺点，本发明设计了一种宽频带高精度的锁相环电路。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽频带高精度的锁相环电路，具有较宽的工作频率范围且抗噪声能力强，稳定性高等优点。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种宽频带高精度的锁相环电路，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；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。

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、脉冲补抹信号和分频器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；

所述时间数字转化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换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。

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；

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v_a大于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，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；