[发明专利]可实现频段选择的自校正锁相环频率综合器

权利要求书

1.一种可实现频段选择的自校正锁相环频率综合器，由锁相环路和 自校正环路构成，其中，锁相环路由鉴相鉴频器、电荷泵、环路滤波器、 压控振荡器和分频器依次连接而成，自校正环路由鉴相鉴频器、触发器、 控制器、压控振荡器和分频器依次连接而成，且分频器的输出端连接于鉴 相鉴频器的输入端，鉴相鉴频器的输入端接收输入参考信号(fref)和反 馈信号(fdiv)，锁相环路和自校正环路共用鉴相鉴频器、压控振荡器和分 频器；

其中，所述触发器用来判断参考信号是领先还是滞后分频器反馈信 号，当参考信号(fref)领先反馈信号(fdiv)时，鉴相鉴频器的输出U信 号为高，将被紧接着的反馈信号(fdiv)的上升沿复位；当反馈信号(fdiv) 领先参考信号(fref)时，鉴相鉴频器输出D信号为高，将被紧接着的参 考信号(fref)的上升沿复位；触发器的时钟输入为D信号，而触发端输 入为U信号；因为鉴相鉴频器中存在复位延时，每个工作周期，U信号和 D信号存在同时为高，然后被复位信号复位的短脉冲，这使得触发器的时 钟输入端有输入时钟；当U信号领先D信号，触发器输出信号为高，当U 信号滞后D信号时，触发器输出信号为低；触发器的输出信号作为控制器 输入信号，用来决定压控振荡器的控制字；

所述控制器用来判定连续多个时钟周期内反馈频率是领先还是滞后 参考频率，然后控制器根据领先和滞后的结果来选择合适的控制字，从而 决定压控振荡器的输出频率；控制器是自校正环路中核心模块，当上电或 者复位时，N比特长度控制字初始化到中间值，在N次自校正达到最优值 时自校正停止；如果需要在正常工作后重新启动，通过三线接口输入自校 正使能信号；重新启动控制器，在自校正过程，开关S1闭合，S2断开， 目的是给压控振荡器的输入一个固定的参考电压；输入控制器的时钟信号 (clk)是对参考信号(fref)经过M分频后的信号，M值的大小依据应用 场合，M值太大，将使得每次控制字切换时间变长；在每个时钟信号(clk) 的上升或者下降沿，对输入的参考信号进行判断，如果连续多个周期内触 发器的输出信号都是高电平或者低电平，说明参考信号的输入频率过高或 者过低，控制器将调整控制字；为了能使得控制器在有限次的调整中找到 最优的值，避免自校正环路在几个控制字间反复跳动，采用二进制搜索算 法；

该自校正锁相环频率综合器进一步包括一对互补开关S1和S2，S1位 于固定电压与压控振荡器之间，该固定电压为电源电压的一半，S2位于环 路滤波器与压控振荡器之间；在锁相环频率综合器上电或者复位时，自校 正环路启动，互补开关S1闭合，S2断开，压控振荡器的模拟输入电压固 定为电源电压的一半，压控振荡器的输出经过分频器后的反馈信号(fdiv)， 同参考信号(fref)比较，根据比较结果，控制器改变数字控制字，从而 改变压控振荡器的固定电容的可变电容值，以实现频率调整；自校正完毕， 控制器输出被锁存，互补开关S1断开，S2闭合，环路滤波器的输出用来 控制压控振荡器的模拟输入端，开始精调谐过程，最终实现频率的精细调 整。

2.根据权利要求1所述的可实现频段选择的自校正锁相环频率综合 器，其特征在于，所述压控振荡器包括第一谐振电感L1、第二谐振电感 L2、第一变容管Cvar1、第二变容管Cvar2、由第一PMOS管M1和第二 PMOS管M2交叉耦合构成的负阻放大器，以及一组用于自校正环路的固 定电容C0、C1、...、Cn-1，n为自然数，各个固定电容串接在一组开关 SW0、SW1、...、SWn-1上，各开关受控于一组N位的控制字 CW0、...CWn-1。

3.根据权利要求1所述的可实现频段选择的自校正锁相环频率综合 器，其特征在于，所述分频器连接在压控振荡器输出端与鉴相鉴频器输入 端之间。

4.根据权利要求1所述的可实现频段选择的自校正锁相环频率综合 器，其特征在于，所述锁相环路和自校正环路非并行工作，首先自校正环 路工作，然后是锁相环路工作，两个环路工作状态通过互补开关进行切换。