[发明专利]高频宽带高精度锁相环性能增强技术

权利要求书

1.一种基于高频宽带高精度锁相环性能增强技术的锁相环，其特征在于：具有高线性度与大输出范围技术的电荷泵、具有射频模块高频增益倍增技术的射频放大器、具有基于累加器和Δ-Σ调制器技术的两级小数分频器；

所述一种基于高频宽带高精度锁相环性能增强技术的锁相环，其各模块工作模式设置具体包括如下步骤：

步骤一：供电与信号连接，具体包括如下子步骤：

步骤1.1射频放大器设置；电源设置为直流3.3V，输入信号V_IP、V_IN的共模电平V_CM设置为3.3V，输出信号V_OP、V_ON与锁相环芯片外匹配网络相连，偏置电流设置为50μA，使能信号EN设置为高电平，输出功率控制字S₀、S₁视情况设置为高低电平；

步骤1.2两级小数分频器设置；电源设置为直流1.8V，时钟CLK与锁相环中多模分频器输出时钟相连，复位信号NRST设置为低电平，分频比控制字X(15:0)、Y₁(19:0)、Y₂(13:0)、Z₂(13:0)视锁相环所需分频比情况设置为高低电平，输出P(12:0)、S(2:0)与锁相环中多模分频器的输入控制字相连；

步骤1.3电荷泵设置；电源设置为直流3.3V，输入信号UP、UPB、DN、DNB与锁相环中鉴频鉴相器相连，输入参考电压V_BG与带隙基准源输出相连，使能信号EN设置为高电平，输出电流控制字C(2:0)、BL(6:0)视锁相环情况输入高低电平，输出电流I_OUT与锁相环中低通滤波器相连；

步骤二：各模块开始工作，具体包括如下子步骤：

步骤2.1射频分频器工作；输入为锁相环中需要放大的射频信号，通过射频放大器后，经芯片外匹配网络输出；

步骤2.2两级小数分频器工作；复位NRST从低电平设置为高电平，电路将输出周期变化的多模分频器控制字P(12:0)、S(2:0)，达到小数分频目的；

步骤2.3电荷泵工作；当锁相环中鉴频鉴相器检测到参考时钟与反馈时钟的相位差时，输入UP、DN相应产生高电平脉冲，电荷泵开启，使得锁相环中低通滤波器充电或放电，为压控振荡器产生控制电压使得反馈时钟与参考时钟相位变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于高频宽带高精度锁相环性能增强技术的锁相环，其特征在于：具有射频模块高频增益倍增技术的射频放大器采用差分输入、差分输出的共源级放大电路结构，输入放大对管M₁、M₂与交叉耦合负电阻对管M₃、M₄均采用1.8V深N阱器件，其衬底与源极短接，消除衬底偏置效应，并且交叉耦合负电阻对管M₃、M₄进一步提升了共源放大电路的等效跨导；偏置电流镜采用了使能信号EN与多级控制字S₀、S₁控制对应的电流镜是否开启以获得可调节的输出功率；该射频放大器最高工作频率为7.8GHz，此时电压增益为15dB。

3.根据权利要求1所述的一种基于高频宽带高精度锁相环性能增强技术的锁相环，其特征在于：具有基于累加器和Δ-Σ调制器技术的两级小数分频器采用全数字结构，整体采用硬件描述语言编写与综合，采用两级结构，将累加器的输出用于三阶噪声整形的数字输入扰动；该两级小数分频器的小数分辨率最高为1/2³⁴，最高工作频率为130MHz。

4.根据权利要求1所述的一种基于高频宽带高精度锁相环性能增强技术的锁相环，其特征在于：具有高线性度与大输出范围技术的电荷泵由偏置电路和核心电路相连接构成，偏置电路采用带隙基准模块所提供的1.22V标准带隙基准电压V_BG通过一个电压转电流模块生成偏置电流，该偏置电流再通过低压共源共栅电流镜生成各个偏置电压V_BN1、V_BN2、V_BP1、V_BP2、V_BPX1、V_BPX2，为电荷泵核心电路提供各个晶体管的偏置电压；核心电路采用共源共栅结构，输出电流可由控制字C(2:0)控制大小；范围为0.3～2.4mA，并且输出电流还可由控制字BL(6:0)控制泄露电流大小；电荷泵整体自带使能信号EN，当EN为低电平时，电荷泵进入三态输出，即高阻态，此时电荷泵进入低功耗不工作状态；该电荷泵最高工作频率为130MHz，输出电流失配小于3％。