[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

摘要

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。

主权项

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(1)，其特征在于还包括：内置VCO的集成锁相环频率合成器芯片(2)，该芯片内部集成倍频/分频器(3)、鉴频鉴相器(4)、电荷泵(5)、环路滤波器(6)、求和电路(7)、宽带压控振荡器(8)、数模转换器(9)、多模分频器(10)、数字处理器(11)；倍频/分频器(3)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(11)的倍频/分频比控制信号控制，其输出端与鉴频鉴相器(4)的一个输入端连接；鉴频鉴相器(4)的另一个输入端与多模分频器(10)的输出端连接，鉴频鉴相器(4)的输出端与电荷泵(5)的输入端连接；电荷泵(5)受来自数字处理器(11)的充/放电电流控制信号控制，电荷泵(5)的输出端与环路滤波器(6)连接；环路滤波器(6)受来自数字处理器(11)的参数配置信号控制，环路滤波器(6)的输出端与求和电路(7)的一个输入端连接；求和电路(7)的另一个输入端与数模转换器(9)的输出端连接，求和电路(7)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(11)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(10)的输入端、输出缓冲器(12)的输入端、计数器(13)的输入端连接；数模转换器(9)的输入端与数字处理器(11)连接，受数模转换输出控制信号的控制；多模分频器(10)的输出端与数字处理器(11)的一个输入端连接；数字处理器(11)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(13)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(13)连接，同时其READ、WRITE、ADDRESS三个输出端口与Flash连接；Flash芯片(1)受内置VCO的集成锁相环频率合成器芯片(2)的控制，以异步并行方式存储或输出数据给集成锁相环芯片；内置VCO的集成锁相环频率合成器芯片(2)受来自系统外的数字信号SCLK、SS、DATA、RST_N的控制，对晶振信号或信号源信号REF_IN进行倍频后产生高性能频率源信号FOUT；倍频/分频器(3)，用于对片外晶振信号或信号源信号REF_IN进行倍频或分频处理；鉴频鉴相器(4)，用于对来自倍频/分频器(3)的输出信号和来自多模分频器(10)的输出信号进行频率和相位的比较，以控制电荷泵(5)的充电和放电过程；电荷泵(5)，用于对环路滤波器(6)进行充、放电；环路滤波器(6)，将电荷泵(5)的充、放电电流转换为控制电压VA；求和电路(7)，对来自环路滤波器(6)的输出控制电压VA和数模转换器(9)的输出电压VD进行求和，产生最终的压控振荡器控制电压VC；宽带压控振荡器(8)，受频率控制字和控制电压VC控制，产生连续可调的宽带射频频率输出；数模转换器(9)，将来自数字处理器(11)的数模信号转换为模拟电压信号VD，并与VA进行求和；多模分频器(10)，对压控振荡器的输出信号进行分频，反馈到鉴频鉴相器(4)的输入端；数字处理器(11)，内含SPI模块、Sigma‑Delta调制器模块、查表算法模块、Flash控制模块；SPI模块接收来自系统外的数字输入，产生内部的控制信号，包括对倍频/分频器(3)、电荷泵(5)、环路滤波器(6)、宽带压控振荡器(8)、数模转换器(9)、多模分频器(10)的控制信号；Sigma‑Delta调制器模块用于实现小数分频；查表算法模块用于查找目标频率控制字；Flash控制模块用于对Flash芯片(1)的数据写入和读出；输出缓冲器(12)，对锁相环输出信号进行缓冲放大，并输出到片外，其输出功率通过数字处理器(11)进行配置；计数器(13)对来自压控振荡器的信号在设定时间内进行频率计数，以获取当前压控振荡器振荡频率大小。