應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路的製作方法

2023-12-03 16:35:11

專利名稱：應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動頻率校準(AFC)電路，特別涉及一種應用於壓控振蕩器(VCO)的自動頻率校準電路。
技術背景在寬帶VCO電路中普遍使用開關電容陣列的方式來實現寬的頻率覆蓋，不同的頻段對應於不同的開關電容陣列，因此有必要根據VCO輸出頻率的需要來自動選擇相應的開關電容陣列，也就是自動頻率校準。目前，普遍採用的是閉環自動頻率校準電路，它的工作方式是在鎖相環閉環工作的前提下來完成的，每一次判斷之前鎖相環需重新鎖定一次，所以這種頻率校準方式將耗費很長時間來完成一次頻率校準，這將對鎖相環的鎖定時間產生很大影響。

實用新型內容本實用新型的目的是實現一種能夠應用於VCO的自動頻率校準電路，以克服現有技術中閉環自動頻率校準電路的不足。為了實現本實用新型的發明目的，通過採用如下技術方案來實現一種應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路，包括模擬部分的M分頻器，以及數字部分的計數器、乘法器、比較器、編碼器、二分頻器；其中M分頻器對從VCO輸入的輸出信號進行M分頻，分頻後的信號輸出給計數器，同時二分頻器輸入一個參考信號，計數器在二分頻器輸出信號的高電平時間內，對分頻後信號的上升沿進行計數，這個計數值通過乘法器進行乘M操作後輸出給比較器，然後比較器將這個乘M後的計數值與外部輸入的頻道設置值進行比較，再將比較的結果輸出給編碼器，編碼器根據這個結果來調整VCO開關電容陣列的控制字信號，進而去調整VCO輸出信號的輸出頻率，這樣形成一個反饋，實現對VCO頻率的自動校準。所述計數器有三個輸入端A1、EN1、RST，其中輸入端Al與M分頻器的輸出端相連；輸入端ENl和RST與二分頻器的輸出端相連。所述乘法器有兩個輸入端A2、EN2，其中輸入端A2與計數器的輸出端相連；輸入端EN2與二分頻器的輸出端相連。所述比較器有三個輸入端A3、EN3、B，其中輸入端A3與乘法器的輸出端相連；輸入端EN3與二分頻器的輸出端相連；輸入端B是外部輸入，輸入頻道設置值進行比較。所述編碼器有兩個輸入端A4、EN4，其中輸入端A4與比較器的輸出端相連；輸入端EN4與二分頻器的輸出端相連；編碼器的輸出端輸出控制字信號，為AFC電路的最終輸出，其與VCO的開關電容陣列控制端相連。本實用新型的有益效果在於克服了由於工藝、電源電壓和溫度等影響而造成的手動校準頻率帶來的不準確、不穩定，防止了這種原因造成的VCO頻率變化對整個鎖相環電路的影響；同時，由於是在鎖相環開環工作下完成的，又克服了閉環自動頻率校準電路較長的校準時間對整個鎖相環電路鎖定時間的影響，大大節省了頻率校準的時間。

圖I是本實用新型的自動頻率校準電路應用在鎖相環電路中的結構示意圖；圖2是本實用新型應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路的結構示意圖；圖3是本實用新型應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路的工作流程圖。其中，圖I、圖2的符號說明如下UAFC電路，11、M分頻器，12、計數器，13、乘法器，14、比較器，15、編碼器，16、二分
頻器，2、鑑頻鑑相器，3、電荷泵，4、濾波器，5、VC0，6、N分頻器；Fkef、參考信號，/Fkef、參考頻 率，Fvaj、輸出信號，/Fvaj、輸出頻率，C〈3:0>、控制字信號，HE、高電平使能，LE、低電平使能，N、頻道設置值，VDD、電源電壓。
具體實施方式
如圖I所示，是本實用新型的自動頻率校準電路應用在鎖相環電路中的結構示意圖。參考信號Fkef與輸出信號Fva)經過N分頻器6分頻後的信號，通過鑑頻鑑相器2進行頻率和相位的鑑別，產生輸出以控制電荷泵3對濾波器4進行充放電，得到的電壓輸出給VC05來得到輸出信號Fvm，而輸出信號Fva)又反饋給N分頻器6進行N分頻，由此形成了一個閉合的環路，這個環路最終穩定時，輸出信號Fvaj的輸出頻率/Fvaj =N* /Fkef。VC05的輸出頻率/Frco由開關電容陣列的控制字信號C〈3:0>和濾波器的輸出電壓同時決定開關電容陣列決定VC05的輸出頻段；濾波器4的輸出電壓決定VC05的最終輸出頻率，這個頻率位於開關電容陣列所決定的頻段內。在整個AFC過程中，濾波器4的輸出電壓不受電荷泵3的控制，也即鎖相環路是斷開的，濾波器4的輸出電壓為一個固定值，這個值為電源電壓VDD的一半，這樣輸出的頻率處於所選擇頻段的中間；當AFC完成後，濾波器4的輸出開始受電荷泵3的控制，此時鎖相環路閉合，濾波器4的輸出電壓將隨著電荷泵3的充放電而發生改變。如圖2所示，是本實用新型應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路的結構示意圖。一種應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路，包括模擬部分的M分頻器11，以及數字部分的計數器12、乘法器13、比較器14、編碼器15、二分頻器16 ;其中M分頻器11對從VC05輸入的輸出信號Fva)進行M分頻，分頻後的信號輸出給計數器12，同時二分頻器16輸入一個參考信號Fkef，計數器12在二分頻器16輸出信號的高電平時間內，對分頻後信號的上升沿進行計數，這個計數值通過乘法器13進行乘M操作後輸出給比較器14，然後比較器14將這個乘M後的計數值與外部輸入的頻道設置值N進行比較，再將比較的結果輸出給編碼器15，編碼器15根據這個結果來調整VC05開關電容陣列的控制字信號C〈3:0>，進而去調整VC05輸出信號Fvcq的輸出頻率/Fvcq,這樣形成一個反饋，實現對VC05頻率的自動校準。所述計數器有三個輸入端A1、EN1、RST，其中輸入端Al與M分頻器11的輸出端相連；輸入端ENl和RST與二分頻器16的輸出端相連。所述乘法器13有兩個輸入端A2、EN2，其中輸入端A2與計數器12的輸出端相連；輸入端EN2與二分頻器16的輸出端相連。所述比較器14有三個輸入端A3、EN3、B，其中輸入端A3與乘法器13的輸出端相連；輸入端EN3與二分頻器16的輸出端相連；輸入端B是外部輸入，輸入頻道設置值N進行比較。所述編碼器15有兩個輸入端A4、EN4，其中輸入端A4與比較器14的輸出端相連；輸入端EN4與二分頻器16的輸出端相連；編碼器15的輸出端輸出控制字信號C〈3:0>，為AFC電路I的最終輸出，其與VC05的開關電容陣列控制端相連。如圖3所示，是本實用新型應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路的工作流程圖。具體的工作情況如下^AFC電路I開始工作時，控制字信號C〈3:0>處於中間值1000，VC05生成輸出頻率/Ftcq,然後通過模擬部分的M分頻器11對VC05的輸出頻率/Fvro進行M分頻，之所以進行M分頻，是因為VC05的輸出頻率/Fvaj —般都很高，需要對其分頻以後才能被後續的數字模塊來實現。在Fkef /2為高電平期間，計數器開始對分頻後信號的上升沿進行計數，也就是在 一個參考信號Fkef周期Tkef時間內對Fva) /M的周期進行計數，計數完成後，這個計數結果輸出給乘法器13 ;*Fkef /2為低電平期間，後續的乘法器13、比較器14、編碼器15開始エ作首先，乘法器13對計數器12的輸出結果進行XM操作，這時乘法器13的輸出相當於在Tkef時間內對輸出信號Fva)的周期進行計數得到的結果，這個結果被輸出給比較器14的輸入端 A3 得到 A3，所以 A3=TKEF/TFvro= /Fvco / /Fkef，也即/Ftcq =A3* /Fkef ;然後比較器 14將輸入端A3的A3與輸入端B的B相比較，B=頻道設置值N，這個比較結果有三種情況即
A3-B|N1，B-A3>N1，其中NI為預先設置的比較器14的參考值。第一種情況|A3_B|〈N1時，表明現在的VC05輸出頻率/Fvcq與需要的VC05輸出頻率B* /Feef已經很接近，此時的開關電容陣列控制字信號C〈3:0>是合適的，因此這個值將保持不變，自動頻率校準完成。第二種情況A3_B>N1時，表明現在的VC05輸出頻率/Fvro比需要的VC05輸出頻率B* /Fkef高很多，需要將其頻率往下降，所以編碼器15將AFC的控制字信號C〈3:0>往上加一位，此控制字信號C〈3:0>將輸出給VC05，以調整VC05的開關電容陣列，使得更多的電容加入VC05的調諧網絡，以降低VC05的輸出頻率，經過循環判斷，最終在某個控制字信號C〈3:0>值下，IA3-B I〈NI，此時進入上述第一種情況，自動頻率校準完成。第三種情況B_A3>N1時，表明現在的VC05輸出頻率/Fvro比需要的VC05輸出頻率B*/Fkef小很多，需要將其頻率往上調，所以編碼器15將AFC的控制字信號C〈3:0>往下減一位，此控制字信號C〈3:0>將輸出給VC05，以調整VC05的開關電容陣列，使得更少的電容加入VC05的調諧網絡，以提高VC05的輸出頻率，經過循環判斷，最終在某個控制字信號C〈3:0>值下，IA3-B I〈NI，此時進入上述第一種情況，自動頻率校準完成。
權利要求1.一種應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路，其特徵在於包括模擬部分的M分頻器(11)，以及數字部分的計數器(12)、乘法器(13)、比較器(14)、編碼器(15)、二分頻器(16)； 其中M分頻器(11)對從VCO (5)輸入的輸出信號(Fvro)進行M分頻，分頻後的信號輸出給計數器(12)，同時二分頻器(16)輸入一個參考信號(Fkef)，計數器(12)在二分頻器(16)輸出信號的高電平時間內，對分頻後信號的上升沿進行計數，這個計數值通過乘法器(13)進行乘M操作後輸出給比較器(14)，然後比較器(14)將這個乘M後的計數值與外部輸入的頻道設置值(N)進行比較，再將比較的結果輸出給編碼器(15)，編碼器(15)根據這個結果來調整VCO (5)開關電容陣列的控制字信號(C〈3:0>)，進而去調整VCO (5)輸出信號(Fvaj)的輸出頻率(/Fvaj),這樣形成一個反饋，實現對VCO (5)頻率的自動校準。
2.如權利要求I所述的應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路，其特徵在於所述計數器有三個輸入端A1、EN1、RST，其中輸入端Al與M分頻器(11)的輸出端相連；輸入端ENl和RST與二分頻器(16)的輸出端相連。
3.如權利要求I所述的應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路，其特徵在於所述乘法器(13)有兩個輸入端A2、EN2，其中輸入端A2與計數器(12)的輸出端相連；輸入端EN2與二分頻器(16)的輸出端相連。
4.如權利要求I所述的應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路，其特徵在於所述比較器(14)有三個輸入端A3、EN3、B，其中輸入端A3與乘法器(13)的輸出端相連；輸入端EN3與二分頻器(16)的輸出端相連；輸入端B是外部輸入，輸入頻道設置值(N)進行比較。
5.如權利要求I所述的應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路，其特徵在於所述編碼器(15)有兩個輸入端A4、EN4，其中輸入端A4與比較器(14)的輸出端相連；輸入端EN4與二分頻器(16)的輸出端相連；編碼器(15)的輸出端輸出控制字信號(C〈3:0>)，為AFC電路(I)的最終輸出，其與VCO (5)的開關電容陣列控制端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種應用於壓控振蕩器的自動頻率校準電路，包括M分頻器、計數器、乘法器、比較器、編碼器、二分頻器；其中M分頻器對從VCO輸入的輸出信號進行M分頻，分頻後的信號輸出給計數器，計數器在二分頻器輸出信號的高電平時間內，對分頻後信號的上升沿進行計數，這個計數值通過乘法器進行乘M操作後輸出給比較器，然後比較器將這個乘M後的計數值與外部輸入的頻道設置值進行比較並輸出給編碼器，編碼器根據這個結果來調整VCO開關電容陣列的控制字信號，進而去調整VCO輸出信號的輸出頻率形成反饋，實現對VCO頻率的自動校準。其優點在於克服了原先手動校準頻率帶來的不準確、不穩定；大大節省了頻率校準的時間。
文檔編號H03L7/18GK202663382SQ20122034145
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月16日 優先權日2012年7月16日
發明者黃磊, 馬傑, 尹莉 申請人:中科芯集成電路股份有限公司