[发明专利]具有温度漂移补偿的锁相环及其方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及用于通讯和信息处理系统中，产生精确的、稳定的频率输出的锁相环及其方法。

背景技术

在无线通讯系统中，要求产生射频段、高性能的本振信号给混频器进行上/下变频操作。因此，能够在各种环境条件下，输出稳定的时钟是对锁相环的首要要求。典型的锁相环结构如图1所示，包括鉴频鉴相器、电荷泵，环路滤波器，压控振荡器VCO、N分频器。典型的VCO如图2所示，LC谐振网络由电感、开关电容阵列和变容管构成，数字校准产生开关电容阵列的控制字，开关电容阵列以4bit为例。典型的锁相环锁定过程分为两步：第一步，开环校准，利用数字校准逻辑，调节开关电容阵列接入电路电容值的大小，使VCO的频率尽量落在需锁定的目标频率点附近，即粗调；第二步，闭环锁定，利用变容管的C-V特性，用VCO控制电压来微调电容值，使VCO的频率落在准确的目标频率点上，即细调。当锁相环锁定在设定频率时，开关电容阵列的控制字被选定，对应选定了一条VCO电容线，VCO控制电压为Vtune，如果Vtune落在当前电容线上VCO控制电压的有效范围的边沿时，一旦温度发生变化，VCO振荡频率会发生漂移，Vtune需随之变化以保持闭环锁定，但控制电压Vtune在当前电容线上有限的调节范围很容易导致失锁发生，如图3所示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有温度漂移补偿的锁相环及其方法，在锁相环锁定后，对于因受到外界温度环境变化而造成VCO控制电压的变动时，监测VCO控制电压落点的变化，控制其始终处于安全的有效调节范围内，以消除发生失锁的可能性。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种具有温度漂移补偿的数字自动控制VCO控制电压范围的方法，

其包括两个基准电压V1、V2，其由基准电压产生电路产生，为电压有效范围Vsafe的两端值，V1<V2；

两个比较器输出结果A、B，A为控制电压Vtune与V2的比较输出结果，B为V1与控制电压Vtune的比较输出结果；

一个数字逻辑控制电路初始值SCA_CTRL<3:0>，同时作为开关电容阵列的控制字，数字逻辑控制电路根据比较输出结果A、B的电平判断操作，改变SCA_CTRL<3:0>值，调整选择电容线，保持控制电压Vtune处于有效范围内。

进一步，当V1<Vtune<V2，A、B都为低电平，数字逻辑控制电路保持SCA_CTRL<3:0>值，电容线不变；当Vtune≤V1，B为高电平，A为低电平，数字逻辑控制电路调整SCA_CTRL<3：0>值加1，跳入下一根电容线；当Vtune≥V2，A为高电平，B为低电平，数字逻辑控制电路调整SCA_CTRL<3:0>值减1，跳入上一根电容线。

一种具有温度漂移补偿的锁相环，锁相环增设了数字自动控制VCO控制电压范围的电路，其包括基准电压产生电路、比较器电路、数字逻辑控制电路，锁相环的控制电压Vtune与比较器相连，数字校准电路产生的开关电容阵列的控制字为SCA<3:0>赋给数字逻辑控制电路作为初始值SCA_CTRL<3:0>。

该基准电压产生电路为分压电路，产生基准电压V1、V2，V1<V2，且输入比较器内分别与控制电压Vtune比较。

该比较器电路为两个，分别对控制电压Vtune与基准电压V2、基准电压V1与控制电压Vtune进行比较，且分别输出结果A、B。

该数字逻辑控制电路初始值SCA_CTRL<3:0>作为开关电容阵列的控制字，根据比较器输出结果A、B调整控制字，改变所选电容线，保持控制电压Vtune处于有效范围内。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：本发明保证锁相环的控制电压落在有效范围内，从而避免由于温度变化而造成的失锁情况发生。

附图说明

图1为现有技术的典型锁相环结构图。

图2为现有技术的VCO电路图。

图3为现有技术的VCO控制电压落在Vtune有效范围的边沿情况图。

图4为本发明具有的温度漂移补偿功能的电路图。

图5为防止失锁发生而设置的Vtune的有效范围Vsafe图。

图6为本发明数字逻辑控制电路流程示意图。

图7为本发明对电容线作出调整从而保证Vtune落在有效范围内的示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。