[发明专利]一种振荡器、自动频率校准电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种振荡器、自动频率校准电路和方法。

背景技术

PLL(Phase-Locked Loop，锁相环)是一种将输出相位与参考相位相比较，从而得到稳定的输出相位或者输出频率的系统,AFC(Automatic Frequency Calibration，自动频率校准)是一种自动寻找目标频率的技术。

PLL中的AFC是用合适的代价在较短的时间内找到覆盖目标频率的最佳压控振荡器调谐线。最佳压控振荡器调谐线可定义为目标锁定频率与选定曲线在指定控制电压处对应的频率差值绝对值最小所对应的调谐线。

现代快速AFC通过在压控振荡器或者压控振荡器经过分频后的频率上计数，不仅比较目标频率与实际频率的快慢，而且还给出计数差值，显著提高了AFC的精度和速度。

现代快速AFC的缺点是其基于二进制开关电容阵列压控振荡器设计，如图1和2所示，图1为现有技术的振荡器中开关电容阵列示意图；图2为图1对应的开关电容阵列包括3组开关电容单元的版图示意图；这种设计方式导致压控振荡器开关电容各组(bit)电容不一致，因此开关电容阵列在版图上呈三角形，版图寄生各组不一致且由于版图不规则形状导致版图利用率降低。

不仅在锁相环电路中的压控振荡器存在上述问题，其他电路中的振荡器也存在开关电容阵列版图寄生各组不一致，版图利用率低的问题。现有锁相环电路及其他电路无法解决上述问题的同时实现快速、准确自动校准效果。现有自动频率校准方法也无法应用其电路解决快速、准确自动校准的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种振荡器、自动频率校准电路和方法。

本发明提供一种振荡器，包括开关电容阵列，所述开关电容阵列包括N组开关电容单元、第一端口和第二端口，每组开关电容单元共用第一端口和第二端口，每组所述开关电容单元包括第一控制端和第二控制端，第一控制端通过第一控制开关连接容量电路，第二控制端通过第二控制开关连接容量电路，第一控制信号通过第一控制端接入，第二控制信号通过第二控制端接入，通过第一控制信号和第二控制信号控制所述容量电路的电容量，每组开关电容单元的布局相同。

本发明的有益效果是：振荡器通过每组开关单元共用第一端口和第二端口，第一控制端通过第一控制开关连接容量电路，第二控制端通过第二开关连接容量电路，每组开关电容单元的布局相同，实现版图寄生各组一致且规则的版图形状，提高了版图利用率，通过第一控制信号和第二控制信号控制容量电路的电容量，进而实现振荡器输出信号频率变化。

进一步的，所述容量电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一变容管和第二变容管，第一控制开关的输出端分别与第一电阻和第二电阻的一端连接，第一电阻另一端与第一端口连接，第二电阻的另一端与第二端口连接，所述第二控制开关的输出端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与第一电阻的另一端通过第一变容管连接，并且第三电阻的另一端与第二电阻的另一端通过第二变容管连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：每组开关电容的容量电路布局相同，每组开关电容的布局相同，实现振荡器的开关电容阵列版图寄生各组一致且规则的版图形状，提高了版图利用率。

进一步的，所述第一控制开关和第二控制开关均采用反相器。

本发明还提供一种自动频率校准电路，包括所述的振荡器，还包括开环电压产生电路、计数器和自动频率校准数字算法模块；

自动频率校准电路的输入端通过开环电压产生电路与所述振荡器的输入端连接，所述开环电压产生电路为振荡器提供控制电压，所述振荡器的输出端连接计数器的输入端，计数器与自动频率校准数字算法模块互连，自动频率校准数字算法模块的输入端与自动频率校准电路的输入端连接，输出端分别与开环电压产生电路和振荡器的输入端相连；

计数器对振荡器输出信号进行处理以获得实际计数值，自动频率校准数字算法模块从自动频率校准电路的输入端获取目标计数值，并与实际计数值进行比较，并控制振荡器的电容量。

本发明实现的有益效果是：振荡器包括开关电容阵列，开关电容阵列中的每组开关电容的布局相同，实现版图寄生各组一致且规则的版图形状，提高了版图利用率，计数器对振荡器输出信号的频率进行计数，提供给自动频率校准数字算法模块实际计数值的数据支持，自动频率校准数字算法模块从输入端获取目标计数值，实际计数值与目标计数值比较，对振荡器输出信号的频率进行控制，实现快速、准确的自动频率校准。

进一步的，还包括计数分频器，所述计数分频器连接于振荡器与计数器之间。