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专利号: 2018108436303
申请人: 河北工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种快速锁定锁相环频率综合装置,其特征在于:包括频率预置电路(10),温度开关阵列(11),动态环路带宽控制电路(12),压控振荡器(13),双模预置分频器(14),数字处理器(15),非易失性存储器(16),鉴频鉴相器(17),电荷泵(18)和环路滤波器(19);

频率预置电路(10),用于接收电压信号Va、来自数字处理器(15)的频率预置信号P[N:

0]和温度开关阵列(11)的动态温度补偿信号,产生压控振荡器(13)的控制电压;

温度开关阵列(11),用于接收来自数字处理器(15)的时钟信号CLK1,产生频率预置电路(10)的动态温度补偿信号,用于对频率预置电路(10)进行动态温度补偿;

动态环路带宽控制电路(12),用于接收来自外部的固定电压信号VB、电压信号Va、数字处理器(15)的时钟信号CLK2、控制信号DS[1:0]和目标频率信号L2[H:0],产生数字误差信号E[H:0]和目标频率信号L1[H:0];

其中电压信号VB一般设置为电源电压的一半,通过开关LS<1>连接电压信号Va;开关LS<1>和开关LS<0>的闭合和断开由来自数字处理器(15)的控制信号LS[1:0]控制;在开环校正模式下,开关LS<1>闭合,开关LS<0>断开,电压信号Va等于电压信号VB;在闭环校正模式和工作模式下,开关LS<1>断开,开关LS<0>闭合,电压信号Va连接环路滤波器(19)的输出端口,为环路滤波器(19)的输出信号;

压控振荡器(13),用于接收来自数字处理器(15)的频率预置信号C[M:0],并根据频率预置电路(10)产生的控制电压,生成周期振荡信号;

双模预置分频器(14),用于对压控振荡器(13)产生的周期振荡信号进行分频;

数字处理器(15),用于接收来自动态环路带宽控制电路(12)的数字误差信号E[H:0]和目标频率信号L1[H:0],并根据数字误差信号E[H:0]的大小控制锁相环锁定过程中环路带宽的切换时间;产生时钟信号CLK1、时钟信号CLK2、控制信号LS[1:0]、控制信号DS[1:0]、控制信号CTRL、频率预置信号P[N:0]、频率预置信号C[M:0]和目标频率信号L2[H:0],并对双模预置分频器(14)的输出信号进行分频;

非易失性存储器(16),用于存储数字处理器(15)产生的频率预置信号和目标频率信号;

鉴频鉴相器(17),用于锁相环路中相位和频率的比较;

电荷泵(18),用于将鉴频鉴相器(17)输出的电压脉冲转化为电流脉冲,并接收数字处理器(15)的控制信号CTRL,改变电流脉冲的大小;

环路滤波器(19)用于提供频率预置电路(10)的控制电压,并接收数字处理器(15)的控制信号CTRL,改变环路带宽的大小。

2.根据权利要求1所述的快速锁定锁相环频率综合装置,其特征在于:所述频率预置电路(10)包括电压控制电流源(P5)、静态温度补偿电流源阵列、动态温度补偿电路、偏置电路和负载电路(R3);

偏置电路包括第一偏置电路和第二偏置电路,第一偏置电路为与绝对温度成正比的电流源偏置,用于产生PTAT电流,第二偏置电路用来抵消第一偏置电路产生的PTAT电流随温度的变化;

静态温度补偿电流源阵列由二值权重并联的电流源构成,每个电流源由2个并联的P管构成,其栅极分别连接第一偏置电路和第二偏置电路的输出电压(V1)和(V2),用于镜像第一偏置电路和第二偏置电路的电流;

动态温度补偿电路由一组电流源并联构成,每个电流源由2个并联的P管构成,其栅极分别连接第一偏置电路和第二偏置电路的输出电压(V1)和(V2),用于镜像第一偏置电路和第二偏置电路的电流,来自温度开关阵列(11)的动态温度补偿信号对相应的电流源进行控制,不同的温度区间对应着不同的动态温度补偿信号,用于打开或关闭相应的电流源,实现对压控振荡器(13)的输出频率进行动态温度补偿。

3.根据权利要求1所述的快速锁定锁相环频率综合装置,其特征在于:温度开关阵列(11)由若干个不同阈值温度的温度开关组成,温度开关包括温度开关核心模块,模数转换器,触发器和延迟单元;温度开关核心模块由阈值温度补偿模块和钟控关键温度开关模块构成,钟控关键温度开关模块完成温度开关功能,阈值温度补偿模块自动补偿钟控关键温度开关模块的工艺偏差,使得在工艺偏差的情况下,具有相同的阈值温度;

所述延迟单元的输入端口和触发器的时钟输入端口连接在一起作为温度开关的输入端口,该输入端口接收数字处理器(15)输出的时钟信号CLK1,延迟单元的输出端口连接温度开关核心模块的输入端口,温度开关核心模块的输出端口连接模数转换器的输入端口,模数转换器的输出端口连接触发器的数据输入端口,触发器的输出端口产生温度开关的输出信号;延迟单元用于对时钟信号CLK1进行延时后传输至温度开关核心模块,确保温度开关的时序正常工作;温度开关核心模块用于完成温度开关的功能;模数转换器用于将温度开关核心模块输出的模拟信号转换为数字信号;触发器用于对模数转换器输出的数字信号进行采样,采样后得到的数字信号作为温度开关的输出信号。

4.根据权利要求1所述的快速锁定锁相环频率综合装置,其特征在于:动态环路带宽控制电路(12)包括差分放大器(120)、量化编码器(121)、模数转换器(122)和数字减法器(123);

所述差分放大器(120)的两个输入差分端口分别连接电压信号VB和电压信号Va,差分放大器(120)的输出端口分为两条支路,一条支路经过开关DS<1>连接量化编码器(121)的输入端口,另一条支路经过开关DS<0>连接模数转换器(122)的一个输入端口,模数转换器(122)的另一个输入端口接收数字处理器(15)输出的时钟信号CLK2,模数转换器(122)的输出端口连接数字减法器(123)的一个输入端口,数字减法器(123)的另一个输入端口接收数字处理器(15)输出的目标频率信号L2[H:0];开关DS<1>和开关DS<0>的闭合和断开由来自数字处理器(15)的控制信号DS[1:0]控制;在闭环校正模式下,开关DS<1>闭合,开关DS<0>断开,差分放大器(120)的输出端口连接量化编码器(121)的输入端口;在工作模式下,开关DS<1>断开,开关DS<0>闭合,差分放大器(120)的输出端口连接模数转换器(122)的一个输入端口;差分放大器(120)用于对误差信号Va‑VB进行放大,产生输出信号Ve;量化编码器(121)用于在闭环校正模式下对输出信号Ve进行编码得到目标频率信号L1[H:0];模数转换器(122)用于在工作模式下对输出信号Ve的瞬态波形进行采样、量化和编码,得到输出的数字编码信号D[H:0];数字减法器(123)用于将目标频率信号L2[H:0]和数字编码信号D[H:0]做差值,得到数字误差信号E[H:0],并将之送入数字处理器(15),数字处理器(15)根据数字误差信号E[H:0]的大小对锁相环的环路带宽进行动态控制。