一種∑-△分?jǐn)?shù)頻率綜合器用自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種∑-△分?jǐn)?shù)頻率綜合器用自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，主要包含一個(gè)除2M分頻器，一個(gè)受控計(jì)數(shù)器，一個(gè)比較器以及一個(gè)狀態(tài)機(jī)。所述除2M分頻器控制計(jì)數(shù)器、比較器和狀態(tài)機(jī)的運(yùn)作；控制著受控計(jì)數(shù)器的有效計(jì)數(shù)時(shí)長(zhǎng)，為比較器和狀態(tài)機(jī)提供采樣或工作時(shí)鐘，以及協(xié)調(diào)它們之間的時(shí)序關(guān)系。比較器用于對(duì)參考時(shí)鐘fREF及反饋時(shí)鐘fDIV進(jìn)行頻率比較。低電平時(shí)是粗校準(zhǔn)階段，高電平時(shí)是細(xì)校準(zhǔn)階段。在粗校準(zhǔn)階段，頻率綜合器鎖相環(huán)回路斷開(kāi)，VCO的模擬控制端連接固定電平，在粗校準(zhǔn)階段，result信號(hào)為低電平，因而∑-△小數(shù)調(diào)制器斷開(kāi)，降低了∑-△小數(shù)調(diào)制器產(chǎn)生的小數(shù)分頻比部分對(duì)反饋時(shí)鐘fDIV的計(jì)數(shù)值產(chǎn)生的頻率誤差，而在細(xì)校準(zhǔn)階段，電路正常運(yùn)作。
【專利說(shuō)明】—種Σ-Λ分?jǐn)?shù)頻率綜合器用自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Σ - Δ (sigma-delta)分?jǐn)?shù)頻率綜合器用自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路,屬于集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]Σ - Λ分?jǐn)?shù)頻率綜合器是無(wú)線收發(fā)機(jī)射頻前端芯片的關(guān)鍵模塊，可以為不同標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線收發(fā)機(jī)提供穩(wěn)定的、可編程的、低噪聲的本地振蕩時(shí)鐘，其性能決定或影響著整個(gè)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的性能。由于其輸出時(shí)鐘具有頻譜純度高、工作頻率高，相位噪聲低、功耗低、易于在片集成等優(yōu)點(diǎn)，因此在學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界被廣泛應(yīng)用。
[0003]如圖1所示，為一個(gè)典型的Σ-Λ分?jǐn)?shù)頻率綜合器的結(jié)構(gòu)框圖，主要包含以下幾個(gè)組成部分:鑒頻鑒相器、電荷泵、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器(VC0，VoltageControlOscillator)、可編程分頻器、除2分頻器、Σ - Λ小數(shù)調(diào)制器以及自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路(AFC, Automatic Frequency Calibrat1n)。
[0004]下面簡(jiǎn)要介紹電荷泵鎖相環(huán)頻率綜合器各主要模塊的作用:
[0005]I)鑒頻鑒相器
[0006]鑒頻鑒相器的一個(gè)輸入端為參考時(shí)鐘fKEF，另一個(gè)輸入端為對(duì)輸出時(shí)鐘foUT進(jìn)行分頻后而得到的反饋時(shí)鐘fDIV，鑒頻鑒相器對(duì)參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘進(jìn)行頻率、相位差值的比較，以輸出信號(hào)的脈寬反映出頻率和相位的比較結(jié)果，即產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)UP、DOWN。
[0007]2)電荷泵
[0008]根據(jù)鑒頻鑒相器輸出的相位比較結(jié)果對(duì)電容進(jìn)行充電或放電，將脈沖控制信號(hào)UP、DOWN轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)If以產(chǎn)生與參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘的頻率差、相位差相對(duì)應(yīng)的電壓。3)環(huán)路濾波器
[0009]電荷泵產(chǎn)生的電流信號(hào)Ic5對(duì)環(huán)路濾波器中的電容充放電以產(chǎn)生壓控振蕩器的控制電壓VctrlO
[0010]4)壓控振蕩器
[0011]VCO用于產(chǎn)生頻率綜合器的輸出時(shí)鐘(f0UT)。通常，VCO有數(shù)字控制端和模擬控制端。它的振蕩頻率由數(shù)字控制端以及模擬控制電壓Vrtrt控制。
[0012]5)可編程分頻器
[0013]用于將壓控振蕩器的輸出時(shí)鐘進(jìn)行N分頻，因鑒頻鑒相器的兩個(gè)輸入是參考信號(hào)和分頻器輸出的反饋信號(hào)，故鑒頻鑒相器的輸出通過(guò)低通濾波器濾波后調(diào)節(jié)壓控振蕩器的振蕩頻率，從而間接該表分頻器的輸出信號(hào)的頻率。
[0014]6)除2分頻器
[0015]鎖相環(huán)外的除2分頻器主要用于形成正交I/Q時(shí)鐘給后續(xù)電路如混頻器使用。
[0016]7) Σ-Λ小數(shù)調(diào)制器
[0017]在整數(shù)分頻的基礎(chǔ)上，加入Σ - Λ小數(shù)調(diào)制器，以一個(gè)固定的整數(shù)倍分頻為基礎(chǔ)進(jìn)行變化，一定周期內(nèi)可輸出小數(shù)分頻比，通過(guò)隨機(jī)化分頻比使雜散問(wèn)題得到很好的控制。如圖3所示，Σ - Λ小數(shù)調(diào)制器的reset端接result信號(hào)，時(shí)鐘端elk接反饋時(shí)鐘fDIV，輸入端K通過(guò)SPI總線接收小數(shù)分頻值。
[0018]8)自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路
[0019]采用多頻帶的壓控振蕩器輸出頻率時(shí)，需要具體選擇輸出頻帶，即先進(jìn)行粗調(diào)過(guò)程然后再進(jìn)行細(xì)調(diào)節(jié)。自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路的作用就是選擇壓控振蕩器的最優(yōu)控制字，保證輸出頻率盡量落在所選頻帶的中心頻率附近。
[0020]現(xiàn)有的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路多為基于比較計(jì)數(shù)器方式的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路。如圖2所示，為一個(gè)典型的基于比較計(jì)數(shù)器方式的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路的原理圖。兩個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值應(yīng)設(shè)置的足夠大以確保能夠區(qū)分出參考時(shí)鐘及反饋時(shí)鐘的個(gè)數(shù)。比較的結(jié)果產(chǎn)生UP、DN信號(hào)輸出給狀態(tài)機(jī)，使?fàn)顟B(tài)機(jī)跳變至相應(yīng)的頻帶。
[0021]計(jì)數(shù)值Nmt由下列式確定:
【權(quán)利要求】
1.一種Σ -Λ分?jǐn)?shù)頻率綜合器用自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，其特征在于:該電路包含有一個(gè)除2M分頻器，一個(gè)受控計(jì)數(shù)器，一個(gè)比較器以及一個(gè)狀態(tài)機(jī)，所述除2M分頻器控制計(jì)數(shù)器、比較器和狀態(tài)機(jī)的運(yùn)作；除2M分頻器的時(shí)鐘輸入端elk接參考信號(hào)源的輸出端，除2M分頻器的第一輸出端Qa接比較器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端elk,除2M分頻器的第二輸出端Qb接狀態(tài)機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)輸入端elk，除2M分頻器的第三輸出端Qbn接受控計(jì)數(shù)器的輸入端ctrl，受控計(jì)數(shù)器的輸入端D接可編程分頻器的輸出端，受控計(jì)數(shù)器的輸出端Q接比較器的另一輸入端D,比較器的輸出端Q接狀態(tài)機(jī)的輸入端D,狀態(tài)機(jī)的輸出端rslt輸出result信號(hào)，同時(shí)接Σ - Λ調(diào)制器的reset輸入端,狀態(tài)機(jī)的另一輸出端Q輸出η位控制字接壓控振蕩器的輸入端；頻率綜合器的參考信號(hào)源、鑒頻鑒相器、電荷泵、環(huán)路濾波器、單刀雙擲開(kāi)關(guān)SW、壓控振蕩器、除2分頻器順序串聯(lián)連接；壓控振蕩器的輸出端還與可編程分頻器的輸入端連接，Σ-Λ調(diào)制器的輸出端接可編程分頻器的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種Σ- Λ分?jǐn)?shù)頻率綜合器用自動(dòng)頻率校準(zhǔn)電路，其特征在于:所述的單刀雙擲開(kāi)關(guān)SW在粗校準(zhǔn)階段，斷開(kāi)頻率綜合器鎖相環(huán)回路，壓控振蕩器的模擬控制端連接固定電平VDD/2 ;而細(xì)校準(zhǔn)階段，頻率綜合器鎖相環(huán)回路閉合，環(huán)路自動(dòng)校準(zhǔn)并運(yùn)作。
【文檔編號(hào)】H03L7/18GK104038215SQ201410264289
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】張長(zhǎng)春, 宋韋, 鄭立博, 郭宇鋒, 劉蕾蕾 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)