專利名稱：展頻鎖相環(huán)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎖相環(huán)電路，更具體地，是一種可利用展頻技術(shù)進行頻率調(diào)變，使得輸出頻率可作均勻展開并且保持穩(wěn)定的展頻鎖相環(huán)控制電路。
背景技術(shù)：
如圖1所示，展頻鎖相環(huán)電路(SSPLL)IO通常包括相位比較器11、電荷泵12、濾波器13、電壓控制震蕩電路14，分頻器15、三角波發(fā)生器16和調(diào)制器17。其中，相位比較器11比較參考頻率信號Fref和反饋頻率信號Fback，并產(chǎn)生UP/DN信號，控制電荷泵12的充放電，濾波器13用于對電荷泵12的輸出信號進行濾波處理,產(chǎn)生電壓控制信號Vctrl,從而改變電壓控制震蕩器(VCO)的振蕩頻率，該震蕩頻率進一步輸送給分頻器15，分頻器15進行分頻后，生成Fback，并實現(xiàn)Fback和參考頻率信號Fref之間的同步，即兩者的頻率和相位都保持一致。展頻鎖相環(huán)電路10是通過調(diào)整分頻器15的除數(shù)來實現(xiàn)展頻功能的。具體地，三角波發(fā)生器16根據(jù)預(yù)定的展頻幅度和展頻頻率，生成相應(yīng)得三角波，并把它們送入調(diào)制器17進行sigma-delta調(diào)制，調(diào)制器17的輸出作為分頻器15的除數(shù)輸入分頻器15。在展頻鎖相環(huán)的實現(xiàn)中，由于展頻由系統(tǒng)決定，與使用的參考頻率Fref無關(guān)，因此，在三角波產(chǎn)生器16中，需要一個額外的固定頻率信號Fref_tri作為三角波產(chǎn)生器16和調(diào)制器17的參考時鐘信號。具體地，如圖2所示，是三角波產(chǎn)生器16所產(chǎn)生的三角波示意圖。三角波的實現(xiàn)具體如下假設(shè)需要的展頻頻率為FSS=30KHz，展頻幅度為Amp，給定的額外固定頻率為Fref_tri=50MHz,那么除數(shù) N 為N=Fref_tri/FSS=1666. 7 ；為實現(xiàn)的方便，N取值一般都為4的倍數(shù)，因此N=1664 ;從而計算出的步長st印為Step=Amp/ (N/4)；由此,在每個Fref_tri的時鐘周期內(nèi)，三角波產(chǎn)生器的輸出Sum實現(xiàn)+step或者—step?；氐綀D1，由于額外固定頻率信號Fref_tri的引入，在該展頻鎖相環(huán)電路中，具有兩個時鐘域，即分頻器15具有一個時鐘域，而三角波發(fā)生器16和調(diào)制器17具有另一個時鐘域。它們分別以參考頻率Fref和額外固定頻率信號Fref_tri為相應(yīng)的時鐘信號。在實際工作過程中，兩個時鐘域之間的數(shù)據(jù)傳輸(即從調(diào)制器17到分頻器15的數(shù)據(jù)傳輸)并不能100%正確進行。在展頻鎖相環(huán)電路中，由于兩個時鐘域之間傳輸?shù)氖欠诸l器的分頻系數(shù)，因此它會直接惡化展頻鎖相環(huán)的噪聲性能，甚至影響到整個環(huán)路的穩(wěn)定性
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于解決現(xiàn)有的展頻鎖相環(huán)電路中因存在不同時鐘域而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸錯誤以及噪聲性能惡化等缺點，從而提供了一種改進的展頻鎖相環(huán)控制電路。本發(fā)明的展頻鎖相環(huán)控制電路，包括相位比較器，該相位比較器接入一個參考頻率信號，并將該參考頻率信號和該控制電路中的反饋頻率信號進行相位比較；電荷泵，該電荷泵和該相位比較器相連接，用于接收該相位比較器的輸出，并執(zhí)行充電或放電；濾波器，該濾波器和該電荷泵相連接，用于對該電荷泵的輸出進行濾波，并產(chǎn)生一個電壓控制信號；電壓控制震蕩電路，該電壓控制震蕩電路和該濾波器相連接，用于產(chǎn)生一個震蕩頻率；分頻器，該分頻器和該電壓控制震蕩電路相連接，用于對該震蕩頻率進行分頻處理，并輸出該反饋頻率信號至該相位比較器；特別地，該控制電路進一步包括三角波發(fā)生器、調(diào)制器和計算單元，該三角波發(fā)生器和該調(diào)制器相連接，該調(diào)制器和該分頻器相連接，其中，該反饋頻率信號作為時鐘信號接入該三角波發(fā)生器以及該調(diào)制器；該計算單元接入一個額外固定頻率信號以及該反饋頻率信號，并和該三角波發(fā)生器相連接，其中，該計算單元根據(jù)該額外固定頻率信號的震蕩頻率計算該反饋頻率信號的震蕩頻率，并進一步確定待輸送給該三角波發(fā)生器的除數(shù)值和步長值。優(yōu)選地,該計算單元包括計數(shù)器，該計數(shù)器接入該反饋頻率信號，并計算在預(yù)定時間內(nèi)的震蕩次數(shù)，該預(yù)定時間由該額外固定頻率信號震蕩預(yù)定次數(shù)所需時間確定；控制器，該控制器和該計數(shù)器相連接，用于當(dāng)該計數(shù)器的計數(shù)時間達到該預(yù)定時間時，確定計數(shù)器的計數(shù)值；計算器，該計算器和該控制器相連接，用于接收該計數(shù)值，并根據(jù)該計數(shù)值、該額外固定頻率信號、預(yù)定的展頻頻率、該額外固定頻率信號震蕩的預(yù)定次數(shù)以及預(yù)定展頻幅度，計算所述除數(shù)值和所述步長值。優(yōu)選地，所述除數(shù)值和所述步長值由以下公式計算得出N=(cntXFreg_tri)/ (MXFSS)；Step=Amp/(N/4);其中，N為所述除數(shù)值，cnt為所述計數(shù)值，F(xiàn)reg_tri為所述額外固定頻率信號的震蕩頻率，M為所述額外固定頻率信號震蕩的預(yù)定次數(shù)，F(xiàn)SS為所述預(yù)定展頻頻率，step為所述步長值，Amp為所述預(yù)定展頻幅度。優(yōu)選地,該計算單元包括第一計數(shù)器，該第一計數(shù)器接入該反饋頻率信號；第二計數(shù)器，該第二計數(shù)器接入該額外固定頻率信號；控制器，該控制器分別和該第一計數(shù)器和該第二計數(shù)器相連接，用于確定當(dāng)該第二計數(shù)器達到預(yù)定計數(shù)值時，該第一計數(shù)器的計數(shù)值；計算器，該計算器和該控制器相連接，用于接收該第一計數(shù)器的計數(shù)值，并根據(jù)該第一計數(shù)器的計數(shù)值、該額外固定頻率信號、預(yù)定的展頻頻率、該額外固定頻率信號震蕩的預(yù)定次數(shù)以及預(yù)定展頻幅度，計算該除數(shù)值和該步長值。優(yōu)選地，所述除數(shù)值和所述步長值由以下公式計算得出N=(cntXFreg_tri)/ (MXFSS)；Step=Amp/(N/4);其中，N為所述除數(shù)值，cnt為所述第一計數(shù)器的計數(shù)值，F(xiàn)reg_tri為所述額外固定頻率信號的震蕩頻率，M為所述第二計數(shù)器的預(yù)定計數(shù)值，F(xiàn)SS為所述預(yù)定展頻頻率，step為所述步長值,Amp為所述預(yù)定展頻幅度。本發(fā)明的展頻鎖相環(huán)控制電路，三角波發(fā)生器和調(diào)制器以反饋頻率信號為時鐘信號，因此其時鐘域和其他模塊的時鐘域相同，這避免了現(xiàn)有的展頻鎖相環(huán)電路中因存在兩個時鐘域而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤等問題。


圖1為現(xiàn)有的一種展頻鎖相環(huán)電路的組成示意圖；圖2為圖1中電路中產(chǎn)生的三角波形示意圖；圖3為本發(fā)明的展頻鎖相環(huán)控制電路的組成示意圖；圖4為圖3中計算單元在一個實施方式中的組成示意圖；圖5為利用圖4中的實施方式的計算單元進行計算的流程圖；圖6為圖3中計算單元在一個實施方式中的組成示意圖；圖7為利用圖6中的實施方式的計算單元進行計算的流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式
，對本發(fā)明的展頻鎖相環(huán)控制電路的組成和工作原理進行詳細說明?？傮w而言，本發(fā)明的展頻鎖相環(huán)控制電路，對現(xiàn)有的展頻鎖相環(huán)電路進行改進，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵哪K之間具有相同時鐘域，即將分頻器產(chǎn)生的反饋頻率信號接入三角波發(fā)生器和調(diào)制器，用作二者的時鐘信號，與此同時，增加一個計算單元，該計算單元根據(jù)反饋頻率信號和外接的額外固定頻率信號，計算出除數(shù)值和步長值輸送給三角波發(fā)生器，從而保證了整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_性和穩(wěn)定性。具體地，如圖3所示，本發(fā)明的展頻鎖相環(huán)控制電路100，包括常規(guī)的相位比較器110、電荷泵120、濾波器130、電壓控制震蕩電路140和分頻器150。具體地，相位比較器110接入一個參考頻率信號Fref，并將參考頻率信號Fref和該控制電路中的反饋頻率信號Fback進行相位比較，相位比較器110根據(jù)比較結(jié)果輸出UP信號和DN信號給電荷泵120。電荷泵120和相位比較器110相連接，用于接收相位比較器110的輸出，即UP或DN信號，并執(zhí)行充電或放電，當(dāng)接收到UP信號時，電荷泵120執(zhí)行充電，當(dāng)接收到DN信號時，電荷泵執(zhí)行放電。濾波器130和電荷泵120相連接，用于對該電荷泵的輸出進行濾波，并產(chǎn)生一個電壓控制信號Vctrl并輸入至電壓控制震蕩電路140。電壓控制震蕩電路140和濾波器130相連接，用于產(chǎn)生一個震蕩頻率。分頻器150和電壓控制震蕩電路140相連接，用于對震蕩頻率進行分頻處理，并輸出反饋頻率信號Fback至相位比較器110。在本發(fā)明中，位比較器110、電荷泵120、濾波器130、電壓控制震蕩電路140和分頻器150采用常規(guī)設(shè)置，其作用也和常規(guī)應(yīng)用相同。特別地，在如圖3所示的本發(fā)明的實施方式中，該控制電路100進一步包括三角波發(fā)生器160、調(diào)制器170和計算單元180，三角波發(fā)生器160和調(diào)制器170相連接，調(diào)制器170和分頻器150相連接，其中，反饋頻率信號Fback作為時鐘信號接入三角波發(fā)生器160以及調(diào)制器170 ;并且，計算單元180接入一個額外固定頻率信號Fref_tri以及反饋頻率信號Fback，并和三角波發(fā)生器160相連接。計算單元180根據(jù)額外固定頻率信號的震蕩頻率計算反饋頻率信號Fback的震蕩頻率，并進一步確定待輸送給三角波發(fā)生器160的除數(shù)值和步長值。如前所述，由于展頻的頻率是由系統(tǒng)決定的，與使用的輸入頻率，即參考頻率信號Fref無關(guān)，因此，三角波發(fā)生器160需要額外的額外固定頻率信號Fref_tri來提供參考頻率，用于確定三角波發(fā)生器160的除數(shù)和步長值，以產(chǎn)生三角波形(sum)輸送到調(diào)制器170內(nèi)進行調(diào)制。此時，如果將該Fref_tri直接作為三角波發(fā)生器160的時鐘使用則參考步長
值NFref為NFref = Fref_tri/FSS,(公式 I)其中Fref_tri為額外固定頻率信號的頻率值，F(xiàn)SS為預(yù)定的展頻頻率值。然而，在本發(fā)明中，當(dāng)將反饋頻率信號Fback接入三角波發(fā)生器160和調(diào)制器170后，雖然三角波發(fā)生器160、調(diào)制器170具有了和分頻器150相同的時鐘域，但輸入給三角波發(fā)生器160的除數(shù)值和補長值需要重新確定，因此，在本發(fā)明中，增加一個計算單元，來對反饋頻率信號的頻率進行確定，進而得出實際的除數(shù)值和步長值。這是因為，由于三角波發(fā)生器160接入反饋頻率信號作為其時鐘頻率，因此實際的除數(shù)值N滿足以下公式FSS=Fback/N,(公式 2)由此，根據(jù)上述公式I和公式2，可對反饋頻率信號的頻率進行確定，進而確定除數(shù)值和步長值。容易理解，在計算單元180進行計算的過程中，對反饋頻率信號的頻率的確定或計算，并不一定必須是計算出實際的反饋頻率值，而僅得出其與額外固定頻率信號Fref_tri頻率的比例關(guān)系即可。具體地，如圖4所示，在本發(fā)明的一個實施方式中，計算單元180包括計數(shù)器181、控制器182和計算器183，其中，計數(shù)器181接入反饋頻率信號Fback，并計算在預(yù)定時間內(nèi)的震蕩次數(shù)，該預(yù)定時間由該額外固定頻率信號震蕩預(yù)定次數(shù)所需時間確定；控制器182和計數(shù)器相連接，用于當(dāng)計數(shù)器181的計數(shù)時間達到預(yù)定時間時，確定計數(shù)器的計數(shù)值cnt ;計算器183和控制器182相連接，用于接收計數(shù)值cnt，并根據(jù)計數(shù)值cnt、該額外固定頻率信號Fref_tri，該預(yù)定的展頻頻率FSS、額外固定頻率信號震蕩的預(yù)定次數(shù)M以及預(yù)定展頻幅度Amp,計算除數(shù)值N和步長值step。如圖5所示，是利用圖4的實施方式中的計算單元對除數(shù)值N和步長值step進行計算的流程示意圖。其中，在步驟SlOO中，確定額外固定頻率信號在預(yù)定的M個周期內(nèi)所需的時間T。該時間T作為控制器182的測量時間。測量時間T滿足以下公式T=M/Fref_tri ;(公式 3)接下來，在步驟S200中，控制器182控制計數(shù)器182開始計數(shù)，并在時間T內(nèi)得出反饋頻率信號Fback震蕩的次數(shù)cnt。容易得出，震蕩次數(shù)cnt滿足以下公式
T=cnt/Fback;(公式 4)進一步可確認反饋頻率信號的頻率值Fback=cnt/ (MXFref_tri);(公式 5)接下來，在步驟S400中，根據(jù)計數(shù)結(jié)果，計算待輸入給三角波發(fā)生器的除數(shù)N以及步長值step。根據(jù)公式1-5,可得出除數(shù)N和步長step為N=cntXNFref/M=(cntXFreg_tri)/(MXFSS);(公式 6)Step=Amp/ (N/4);(公式 7)由上可知，計算單元的實質(zhì)在于在M個Fref_tri周期內(nèi)，計算出Fback信號的震蕩次數(shù)，從而對Fback的頻率值進行確定。進而得出實際的除數(shù)值和步長值。因此，如圖6所示，也可利用兩個計數(shù)器來組成計算單元。具體地，在該實施方式中，計算單元180包括第一計數(shù)器181、第二計數(shù)器184、控制器182和計算器183。其中，第一計數(shù)器接入該反饋頻率信號Fback，用于對Fback的震蕩次數(shù)進行計數(shù)；第二計數(shù)器接入該額外固定頻率信號Fref_tri,用于對Fref_tri的震蕩次數(shù)進行計數(shù)?？刂破?82分別和第一計數(shù)器181和第二計數(shù)器184相連接，用于確定當(dāng)?shù)诙嫈?shù)器達到預(yù)定計數(shù)值M時，第一計數(shù)器的計數(shù)值cnt。計算器183和控制器182相連接，用于接收第一計數(shù)器的計數(shù)值cnt，并根據(jù)第一計數(shù)器的計數(shù)值cnt、額外固定頻率信號Fref_tr1、預(yù)定的展頻頻率FSS、額外固定頻率信號震蕩的預(yù)定次數(shù)M以及預(yù)定展頻幅度，計算除數(shù)值N和步長值step。如以上公式6和公式7所示。相應(yīng)地，如圖7所示，是利用圖6中的實施方式進行計算的流程圖。其中，在步驟SlOOj中，利用第一計數(shù)器181和第二計數(shù)器182，同時對反饋頻率信號Fback和額外固定頻率信號Fref_tri的震蕩次數(shù)進行計數(shù)。在步驟S200’，當(dāng)額外固定頻率信號Fref_tri的震蕩次數(shù)達到預(yù)定值M時，控制器182確定此時反饋頻率信號Fback的計數(shù)值cnt。在步驟S300’中，計算器183根據(jù)反饋頻率信號Fback的計數(shù)值cnt，計算待輸送給三角波發(fā)生器的除數(shù)值N和步長值step。假設(shè)FSS=30KHz，F(xiàn)ref_tri=50MHz，則有Nftef =1664，存于寄存器中，在設(shè)計中選擇M=258 (或者其他2n次冪，方便進行除法計算，M越大，最終的計算結(jié)果越準確)，那么在本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)中，角波發(fā)生器的除數(shù)值N和步長值step可由上述公式6和7方便地求得。重新參考圖3，當(dāng)除數(shù)值N和步長值step確定后，常規(guī)地，三角波產(chǎn)生器輸出sum信號實現(xiàn)加步長(+step)或減步長(-step)的操作，并輸送給調(diào)制器進行sigma-delta調(diào)制，然后再由分頻器150進行分頻處理。調(diào)制器170和分頻器150的結(jié)構(gòu)和功能均和現(xiàn)有設(shè)計相同。綜上所述，本發(fā)明的展頻鎖相環(huán)控制電路，三角波發(fā)生器和調(diào)制器以反饋頻率信號為時鐘信號，因此其時鐘域和其他模塊的時鐘域相同，這避免了現(xiàn)有的展頻鎖相環(huán)電路中因存在兩個時鐘域而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤等問題。并且，本發(fā)明的計算單元結(jié)構(gòu)簡單，對于電路結(jié)構(gòu)而言增加的面積非常有限。
權(quán)利要求
1.一種展頻鎖相環(huán)控制電路，包括: 相位 比較器，該相位比較器接入一個參考頻率信號，并將該參考頻率信號和該控制電路中的反饋頻率信號進行相位比較； 電荷泵，該電荷泵和該相位比較器相連接，用于接收該相位比較器的輸出，并執(zhí)行充電或放電； 濾波器，該濾波器和該電荷泵相連接，用于對該電荷泵的輸出進行濾波，并產(chǎn)生一個電壓控制信號； 電壓控制震蕩電路，該電壓控制震蕩電路和該濾波器相連接，用于產(chǎn)生一個震蕩頻率； 分頻器，該分頻器和該電壓控制震蕩電路相連接，用于對該震蕩頻率進行分頻處理，并輸出該反饋頻率信號至該相位比較器； 其特征在于，該控制電路進一步包括三角波發(fā)生器、調(diào)制器和計算單元，該三角波發(fā)生器和該調(diào)制器相連接，該調(diào)制器和該分頻器相連接，其中， 該反饋頻率信號作為時鐘信號接入該三角波發(fā)生器以及該調(diào)制器； 該計算單元接入一個額外固定頻率信號以及該反饋頻率信號，并和該三角波發(fā)生器相連接，其中，該計算單元根據(jù)該額外固定頻率信號的震蕩頻率計算該反饋頻率信號的震蕩頻率，并進一步確定待輸送給該三角波發(fā)生器的除數(shù)值和步長值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的展頻鎖相環(huán)控制電路，其特征在于，該計算單元包括: 計數(shù)器，該計數(shù)器接入該反饋頻率信號，并計算在預(yù)定時間內(nèi)的震蕩次數(shù)，該預(yù)定時間由該額外固定頻率信號震蕩預(yù)定次數(shù)所需時間確定； 控制器，該控制器和該計數(shù)器相連接，用于當(dāng)該計數(shù)器的計數(shù)時間達到該預(yù)定時間時，確定計數(shù)器的計數(shù)值； 計算器，該計算器和該控制器相連接，用于接收該計數(shù)值，并根據(jù)該計數(shù)值、該額外固定頻率信號、預(yù)定的展頻頻率、該額外固定頻率信號震蕩的預(yù)定次數(shù)以及預(yù)定展頻幅度，計算所述除數(shù)值和所述步長值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的展頻鎖相環(huán)控制電路，其特征在于，所述除數(shù)值和所述步長值由以下公式計算得出:N=(cntXFreg_tri)/ (MXFSS)；Step=Amp/(N/4); 其中，N為所述除數(shù)值，cnt為所述計數(shù)值，F(xiàn)reg_tri為所述額外固定頻率信號的震蕩頻率，M為所述額外固定頻率信號震蕩的預(yù)定次數(shù)，F(xiàn)SS為所述預(yù)定展頻頻率，step為所述步長值，Amp為所述預(yù)定展頻幅度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的展頻鎖相環(huán)控制電路，其特征在于，該計算單元包括: 第一計數(shù)器，該第一計數(shù)器接入該反饋頻率信號； 第二計數(shù)器，該第二計數(shù)器接入該額外固定頻率信號； 控制器，該控制器分別和該第一計數(shù)器和該第二計數(shù)器相連接，用于確定當(dāng)該第二計數(shù)器達到預(yù)定計數(shù)值時，該第一計數(shù)器的計數(shù)值； 計算器，該計算器和該控制器相連接，用于接收該第一計數(shù)器的計數(shù)值，并根據(jù)該第一計數(shù)器的計數(shù)值、該額外固定頻率信號、預(yù)定的展頻頻率、該額外固定頻率信號震蕩的預(yù)定次數(shù)以及預(yù)定展頻幅度，計算該除數(shù)值和該步長值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的展頻鎖相環(huán)控制電路，其特征在于，所述除數(shù)值和所述步長值由以下公式計算得出: N=(cntXFreg_tri)/ (MXFSS)；Step=Amp/(N/4); 其中，N為所述除數(shù)值，cnt為所述第一計數(shù)器的計數(shù)值，F(xiàn)reg_tri為所述額外固定頻率信號的震蕩頻率，M為所述第二計數(shù)器的預(yù)定計數(shù)值，F(xiàn)SS為所述預(yù)定展頻頻率，step為所述步長值，Amp為所述預(yù) 定展頻幅度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種展頻鎖相環(huán)控制電路，包括三角波發(fā)生器、調(diào)制器和計算單元，其中，該反饋頻率信號作為時鐘信號接入該三角波發(fā)生器以及該調(diào)制器；該計算單元接入一個額外固定頻率信號以及該反饋頻率信號，并和該三角波發(fā)生器相連接，其中，該計算單元根據(jù)該額外固定頻率信號的震蕩頻率計算該反饋頻率信號的震蕩頻率，并進一步確定待輸送給該三角波發(fā)生器的除數(shù)值和步長值。本發(fā)明的展頻鎖相環(huán)控制電路可避免現(xiàn)有的展頻鎖相環(huán)電路中因存在兩個時鐘域而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤等問題。
文檔編號H03L7/197GK103078637SQ20121058810
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者鄭佳鵬, 常仲元, 覃正才, 肖侃, 呂回, 李冠林, 李長虹, 張亮 申請人:上海貝嶺股份有限公司