[发明专利]一种基于集成锁相环芯片的快速频率切换微系统

说明书

本发明公开了一种基于集成锁相环芯片的快速频率切换微系统，包括：Flash芯片、内置VCO的集成锁相环频率合成器芯片；其中，内置VCO的集成锁相环频率合成器芯片包括倍频/分频器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、求和电路、宽带压控振荡器、数模转换器、多模分频器。集成锁相环芯片与Flash芯片通过SiP方式共同构成基于集成锁相环芯片的快速频率切换微系统。该微系统由内置VCO的集成锁相环频率合成器芯片提供高性能射频频率源信号，并通过对Flash芯片内存储的控制信号的读取，实现对锁相环输出频率的快速切换。本发明系统集成度高，在实现宽带射频频率源信号输出且不影响环路带宽的同时，能够大大减小锁定时间。

技术领域

本发明涉及一种微系统，特别是一种基于集成锁相环芯片的快速频率切换微系统。

背景技术

现有的频率源系统，由于受参考频率、环路带宽、多个子频带间的切换等限制，通常频率切换时间都在5us以上。而针对快速频率切换的系统应用，通常频率切换时间可能低至1us以下，针对这一需求，通常的解决方案是采用多个锁相环环路，在各环路之间进行频率选取。这一解决方案由于切换时间主要决定于开关速度，因而可以实现数百ns级别的频率切换时间，但是其缺点也非常明显：一是大大增加了系统设计的复杂度；二是需要提前知道频率切换的频点和顺序，在系统进入下一个工作频点前将某个锁相环的工作频率提前锁定在该频率，这会极大限制此类快跳源的应用场合；三是因同时有至少两个不同锁定频率的锁相环环路在工作，系统内存在一定的干扰信号，增加了系统设计难度。在锁定时间的减小方面，有一种快速锁定的方案，可以将该时间减小到1us量级，其采用芯片内非易失性存储器(NVM)对某种混合压控振荡器的振荡频率进行存储，该混合压控振荡器实际上是在压控振荡器前增加了预置模块，通过数字控制实现严控振荡器控制电压的预置。然而，该方案也存在一定的缺点：一是非易失性存储器所采用的器件并非标准工艺库中提供的器件；二是该非易失性存储器占据非常大的芯片面积，如果数据存储量大，将会极大增加芯片设计难度；三是该非易失性存储器在数据写入时采用的工作电压通常高于CMOS的工作电压，使得数据写入方式非常复杂，不易于实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于集成锁相环芯片的快速频率切换微系统，解决传统锁相环频率源系统切换时间长，快速频率切换的快跳频率源系统复杂、应用场合有限、设计难度大，而基于NVM的频率预置锁相环数据写入方式复杂、不易于实际应用的问题。

一种基于集成锁相环芯片的快速频率切换微系统，包括：Flash芯片，还包括：内置VCO的集成锁相环频率合成器芯片，该芯片内部集成倍频/分频器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、求和电路、宽带压控振荡器、数模转换器、多模分频器、数字处理器。倍频/分频器接收来自系统外的晶振/信号源信号REF_IN输入，并受来自数字处理器的倍频/分频比控制信号控制，其输出端与鉴频鉴相器的一个输入端连接。鉴频鉴相器的另一个输入端与多模分频器的输出端连接，鉴频鉴相器的输出端与电荷泵的输入端连接。电荷泵受来自数字处理器的充/放电电流控制信号控制，电荷泵的输出端与环路滤波器连接。环路滤波器受来自数字处理器的参数配置信号控制，环路滤波器的输出端与求和电路的一个输入端连接。求和电路的另一个输入端与数模转换器的输出端连接，求和电路的输出端与压控振荡器的输入端连接。压控振荡器受来自数字处理器的VCO频率控制信号控制，压控振荡器的输出端与多模分频器的输入端、输出缓冲器的输入端、计数器的输入端连接。数模转换器的输入端与数字处理器连接，受数模转换输出控制信号的控制。多模分频器的输出端与数字处理器的一个输入端连接。数字处理器的输入端接收来自系统外的伴随时钟信号SCLK、片选信号SS、数据发送信号TXD、复位信号RST_N四个数字信号，其另一个输入端还与计数器的输出端连接，同时其DATA端口与Flash进行双向连接，其输出端与计数器连接，同时其READ、WRITE、ADDRESS三个输出端口与Flash连接。