專利名稱：應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)頻率校準(zhǔn)(AFC)電路，特別涉及一種應(yīng)用于壓控振蕩器(VCO)的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路。
背景技術(shù)：
在寬帶VCO電路中普遍使用開關(guān)電容陣列的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)寬的頻率覆蓋，不同的頻段對(duì)應(yīng)于不同的開關(guān)電容陣列，因此有必要根據(jù)VCO輸出頻率的需要來(lái)自動(dòng)選擇相應(yīng)的開關(guān)電容陣列，也就是自動(dòng)頻率校準(zhǔn)。目前，普遍采用的是閉環(huán)自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，它的工作方式是在鎖相環(huán)閉環(huán)工作的前提下來(lái)完成的，每一次判斷之前鎖相環(huán)需重新鎖定一次，所以這種頻率校準(zhǔn)方式將耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成一次頻率校準(zhǔn)，這將對(duì)鎖相環(huán)的鎖定時(shí)間產(chǎn)生很大影響
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種能夠應(yīng)用于VCO的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，以克服現(xiàn)有技術(shù)中閉環(huán)自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路的不足。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，通過采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，包括模擬部分的M分頻器，以及數(shù)字部分的計(jì)數(shù)器、乘法器、比較器、編碼器、二分頻器；其中M分頻器對(duì)從VCO輸入的輸出信號(hào)進(jìn)行M分頻，分頻后的信號(hào)輸出給計(jì)數(shù)器，同時(shí)二分頻器輸入一個(gè)參考信號(hào)，計(jì)數(shù)器在二分頻器輸出信號(hào)的高電平時(shí)間內(nèi)，對(duì)分頻后信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，這個(gè)計(jì)數(shù)值通過乘法器進(jìn)行乘M操作后輸出給比較器，然后比較器將這個(gè)乘M后的計(jì)數(shù)值與外部輸入的頻道設(shè)置值進(jìn)行比較，再將比較的結(jié)果輸出給編碼器，編碼器根據(jù)這個(gè)結(jié)果來(lái)調(diào)整VCO開關(guān)電容陣列的控制字信號(hào)，進(jìn)而去調(diào)整VCO輸出信號(hào)的輸出頻率，這樣形成一個(gè)反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)VCO頻率的自動(dòng)校準(zhǔn)。所述計(jì)數(shù)器有三個(gè)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(gè)輸入端A2、EN2，其中輸入端A2與計(jì)數(shù)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(gè)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(shè)置值進(jìn)行比較。所述編碼器有兩個(gè)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(hào)，為AFC電路的最終輸出，其與VCO的開關(guān)電容陣列控制端相連。本發(fā)明的有益效果在于克服了由于工藝、電源電壓和溫度等影響而造成的手動(dòng)校準(zhǔn)頻率帶來(lái)的不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定，防止了這種原因造成的VCO頻率變化對(duì)整個(gè)鎖相環(huán)電路的影響；同時(shí)，由于是在鎖相環(huán)開環(huán)工作下完成的，又克服了閉環(huán)自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路較長(zhǎng)的校準(zhǔn)時(shí)間對(duì)整個(gè)鎖相環(huán)電路鎖定時(shí)間的影響，大大節(jié)省了頻率校準(zhǔn)的時(shí)間。


圖I是本發(fā)明的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路應(yīng)用在鎖相環(huán)電路中的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路的工作流程圖。其中，圖I、圖2的符號(hào)說明如下
I、AFC電路，11、M分頻器，12、計(jì)數(shù)器，13、乘法器，14、比較器，15、編碼器，16、二分頻器，2、鑒頻鑒相器，3、電荷泵，4、濾波器，5、VC0，6、N分頻器；Fkef、參考信號(hào)，/Fkef、參考頻率，F(xiàn)tcq、輸出信號(hào)，/Ftoq、輸出頻率，C〈3:0>、控制字信號(hào)，HE、高電平使能，LE、低電平使能，N、頻道設(shè)置值，VDD、電源電壓。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，是本發(fā)明的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路應(yīng)用在鎖相環(huán)電路中的結(jié)構(gòu)示意圖。參考信號(hào)Fkef與輸出信號(hào)Fra經(jīng)過N分頻器6分頻后的信號(hào)，通過鑒頻鑒相器2進(jìn)行頻率和相位的鑒別，產(chǎn)生輸出以控制電荷泵3對(duì)濾波器4進(jìn)行充放電，得到的電壓輸出給VC05來(lái)得到輸出信號(hào)Fvw而輸出信號(hào)Fvco又反饋給N分頻器6進(jìn)行N分頻，由此形成了一個(gè)閉合的環(huán)路，這個(gè)環(huán)路最終穩(wěn)定時(shí)，輸出信號(hào)Fvaj的輸出頻率/Fvro =N* /Fkef。VC05的輸出頻率/Fvco由開關(guān)電容陣列的控制字信號(hào)C〈3:0>和濾波器的輸出電壓同時(shí)決定開關(guān)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(gè)頻率位于開關(guān)電容陣列所決定的頻段內(nèi)。在整個(gè)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(huán)路是斷開的，濾波器4的輸出電壓為一個(gè)固定值，這個(gè)值為電源電壓VDD的一半，這樣輸出的頻率處于所選擇頻段的中間；當(dāng)AFC完成后，濾波器4的輸出開始受電荷泵3的控制，此時(shí)鎖相環(huán)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(fā)生改變。如圖2所示，是本發(fā)明應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。一種應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，包括模擬部分的M分頻器11，以及數(shù)字部分的計(jì)數(shù)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(duì)從VC05輸入的輸出信號(hào)Fvro進(jìn)行M分頻，分頻后的信號(hào)輸出給計(jì)數(shù)器12，同時(shí)二分頻器16輸入一個(gè)參考信號(hào)Fkef，計(jì)數(shù)器12在二分頻器16輸出信號(hào)的高電平時(shí)間內(nèi)，對(duì)分頻后信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，這個(gè)計(jì)數(shù)值通過乘法器13進(jìn)行乘M操作后輸出給比較器14，然后比較器14將這個(gè)乘M后的計(jì)數(shù)值與外部輸入的頻道設(shè)置值N進(jìn)行比較，再將比較的結(jié)果輸出給編碼器15，編碼器15根據(jù)這個(gè)結(jié)果來(lái)調(diào)整VC05開關(guān)電容陣列的控制字信號(hào)C〈3:0>，進(jìn)而去調(diào)整VC05輸出信號(hào)Fvro的輸出頻率/Fvro,這樣形成一個(gè)反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)VC05頻率的自動(dòng)校準(zhǔn)。所述計(jì)數(shù)器有三個(gè)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(gè)輸入端A2、EN2，其中輸入端A2與計(jì)數(shù)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(gè)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(shè)置值N進(jìn)行比較。所述編碼器15有兩個(gè)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(hào)C〈3:0>，為AFC電路I的最終輸出，其與VC05的開關(guān)電容陣列控制端相連。如圖3所示，是本發(fā)明應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路的工作流程圖。具體的工作情況如下在AFC電路I開始工作時(shí)，控制字信號(hào)C〈3:0>處于中間值1000，VC05生成輸出頻率/Fvro,然后通過模擬部分的M分頻器11對(duì)VC05的輸出頻率/Fvro進(jìn)行M分頻，之所以進(jìn)行M分頻，是因?yàn)閂C05的輸出頻率/Fvaj —般都很高，需要對(duì)其分頻以后才能
被后續(xù)的數(shù)字模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。在Fkef /2為高電平期間，計(jì)數(shù)器開始對(duì)分頻后信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，也就是在一個(gè)參考信號(hào)Fkef周期Tkef時(shí)間內(nèi)對(duì)Fva) /M的周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)完成后，這個(gè)計(jì)數(shù)結(jié)果輸出給乘法器13 ;在匕@ /2為低電平期間，后續(xù)的乘法器13、比較器14、編碼器15開始工作首先，乘法器13對(duì)計(jì)數(shù)器12的輸出結(jié)果進(jìn)行XM操作，這時(shí)乘法器13的輸出相當(dāng)于在Tkef時(shí)間內(nèi)對(duì)輸出信號(hào)Fva)的周期進(jìn)行計(jì)數(shù)得到的結(jié)果，這個(gè)結(jié)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 ;然后比較器 14將輸入端A3的A3與輸入端B的B相比較，B=頻道設(shè)置值N，這個(gè)比較結(jié)果有三種情況即
A3-B|<N1, A3-B>N1，B-A3>N1，其中NI為預(yù)先設(shè)置的比較器14的參考值。第一種情況|A3-B|〈N1時(shí)，表明現(xiàn)在的VC05輸出頻率/Fvcq與需要的VC05輸出頻率B* /Feef已經(jīng)很接近，此時(shí)的開關(guān)電容陣列控制字信號(hào)C〈3:0>是合適的，因此這個(gè)值將保持不變，自動(dòng)頻率校準(zhǔn)完成。第二種情況A3_B>N1時(shí)，表明現(xiàn)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(hào)C〈3:0>往上加一位，此控制字信號(hào)C〈3:0>將輸出給VC05，以調(diào)整VC05的開關(guān)電容陣列，使得更多的電容加入VC05的調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)，以降低VC05的輸出頻率，經(jīng)過循環(huán)判斷，最終在某個(gè)控制字信號(hào)C〈3:0>值下，IA3-B I〈NI，此時(shí)進(jìn)入上述第一種情況，自動(dòng)頻率校準(zhǔn)完成。第三種情況B_A3>N1時(shí)，表明現(xiàn)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(diào)，所以編碼器15將AFC的控制字信號(hào)C〈3:0>往下減一位，此控制字信號(hào)C〈3:0>將輸出給VC05，以調(diào)整VC05的開關(guān)電容陣列，使得更少的電容加入VC05的調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)，以提高VC05的輸出頻率，經(jīng)過循環(huán)判斷，最終在某個(gè)控制字信號(hào)C〈3:0>值下，IA3-B I〈NI，此時(shí)進(jìn)入上述第一種情況，自動(dòng)頻率校準(zhǔn)完成。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，其特征在于包括模擬部分的M分頻器(11)，以及數(shù)字部分的計(jì)數(shù)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(duì)從VCO (5)輸入的輸出信號(hào)(Fvro)進(jìn)行M分頻，分頻后的信號(hào)輸出給計(jì)數(shù)器(12)，同時(shí)二分頻器(16)輸入一個(gè)參考信號(hào)(Fkef)，計(jì)數(shù)器(12)在二分頻器(16)輸出信號(hào)的高電平時(shí)間內(nèi)，對(duì)分頻后信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，這個(gè)計(jì)數(shù)值通過乘法器(13)進(jìn)行乘M操作后輸出給比較器(14)，然后比較器(14)將這個(gè)乘M后的計(jì)數(shù)值與外部輸入的頻道設(shè)置值(N)進(jìn)行比較，再將比較的結(jié)果輸出給編碼器(15)，編碼器(15)根據(jù)這個(gè)結(jié)果來(lái)調(diào)整VCO (5)開關(guān)電容陣列的控制字信號(hào)(C〈3:0>)，進(jìn)而去調(diào)整VCO (5)輸出信號(hào)(Fvaj)的輸出頻率(/Fvro),這樣形成一個(gè)反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)VCO (5)頻率的自動(dòng)校準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，其特征在于所述計(jì)數(shù)器有三個(gè)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(quán)利要求I所述的應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，其特征在于所述乘法器(13)有兩個(gè)輸入端A2、EN2，其中輸入端A2與計(jì)數(shù)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(quán)利要求I所述的應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，其特征在于所述比較器(14)有三個(gè)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(shè)置值(N)進(jìn)行比較。
5.如權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，其特征在于所述編碼器(15)有兩個(gè)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(hào)(C〈3:0>)，為AFC電路(I)的最終輸出，其與VCO (5)的開關(guān)電容陣列控制端相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于壓控振蕩器的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，包括M分頻器、計(jì)數(shù)器、乘法器、比較器、編碼器、二分頻器；其中M分頻器對(duì)從VCO輸入的輸出信號(hào)進(jìn)行M分頻，分頻后的信號(hào)輸出給計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器在二分頻器輸出信號(hào)的高電平時(shí)間內(nèi)，對(duì)分頻后信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，這個(gè)計(jì)數(shù)值通過乘法器進(jìn)行乘M操作后輸出給比較器，然后比較器將這個(gè)乘M后的計(jì)數(shù)值與外部輸入的頻道設(shè)置值進(jìn)行比較并輸出給編碼器，編碼器根據(jù)這個(gè)結(jié)果來(lái)調(diào)整VCO開關(guān)電容陣列的控制字信號(hào)，進(jìn)而去調(diào)整VCO輸出信號(hào)的輸出頻率形成反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)VCO頻率的自動(dòng)校準(zhǔn)。其優(yōu)點(diǎn)在于克服了原先手動(dòng)校準(zhǔn)頻率帶來(lái)的不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定；大大節(jié)省了頻率校準(zhǔn)的時(shí)間。
文檔編號(hào)H03L7/08GK102751985SQ201210243928
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者尹莉, 馬杰, 黃磊 申請(qǐng)人:中科芯集成電路股份有限公司