[发明专利]锁相环及其压控振荡电路

说明书

技术领域

本发明涉及锁相环，尤其涉及一种带自动频率控制和自动幅度控制的压控振荡电路及包含该压控振荡电路的锁相环。

背景技术

在低成本的射频通讯电路中，经常使用键合线电感和MOS电容构成振荡器，键合线电感的误差大，为了弥补这个误差，需要有足够大的频率范围，大的频率范围通常需要分段来实现，因此需要有频率控制电路来实现多波段的切换。MOS电容的品质因数较差，同时在宽的频率范围内，键合线电感的品质因数变化很大，导致在整个频率范围内的幅度变化过大，容易出现高频段幅度过高、低频段不易起振的问题，所以需要对电路的振荡幅度进行控制，才能提供良好的频率稳定性和噪声性能。

传统的自动频率控制电路采用频率预设的方案，如图1所示，该方案包括振荡电路11、电容阵列12、自动频率控制模块13。其中，电容阵列12在输入端m位电容状态位vc<1:m>的控制下组成了电容阵列12的2m组电容值，每一组电容值对应着振荡电路11的一个频段。振荡电路11接入的控制电压vctr调节振荡电路11每一个频段内的频率，输出两路差分信号op和on。自动频率控制模块13包含频率查询模块14和波段预设表15。波段预设表15是事先根据测试或仿真结果建立的一个电容状态位vc<1:m>和振荡电路11的频段一一对应的表格，频率查询模块14从系统接收到包含目标频率的数据DATA以后，即向频率预设表15中读取此目标频率所在频段对应的电容状态位的值，并将此值输出给电容阵列12，即完成频率设置。这种方法的优点是实现简单，缺点是对工艺和温度等变化的补偿能力差，容易出现频率偏差超出预期的情况，影响产品的成品率和适用范围。

传统的自动幅度控制电路采用幅度反馈控制方案，如图2所示，包括振荡电路21、电容阵列22、幅度检测器26、第一环路滤波器27、环路放大器28、第二环路滤波器29、尾电流晶体管M5。其中，幅度检测器26将振荡电路21的信号幅度转换成输出电平信号amp1，amp1经第一环路滤波器27滤波后，输出到环路放大器28，在环路放大器28中与标准参考电平Vref比较并放大，经由第二环路滤波器29滤波后，输出直流电平vb，用来偏置尾电流晶体管M5以控制尾电流的大小。这种结构虽然幅度控制精度较高，但是会显著降低振荡器的相位噪声性能特别是低频率偏移的相位噪声性能，而且片上滤波电路也会占用很大的芯片面积，不利于低成本的控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锁相环及其压控振荡电路，能够实现低成本、高性能、抗干扰能力强的自动幅度控制和自动频率控制。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种压控振荡电路，包括：

压控振荡器，在控制电压的控制下产生振荡信号；

电容阵列模块，与所述压控振荡器的输出端相连，在电容状态位信号的控制下改变等效电容值，以切换所述振荡信号的频段；

尾电流阵列模块，向所述压控振荡器提供尾电流，在尾电流状态位信号的控制下调节所述尾电流的强度，以使所述振荡信号的振幅保持不变；

自动频率控制模块，接收所述振荡信号以及外部输入的目标频率、充电电压、窗口上限电压、窗口下限电压，若所述目标频率落在所述振荡信号当前的频段外，则将所述窗口上限电压或窗口下限电压作为所述控制电压输入至所述压控振荡器，并调节所述电容状态位信号，直至所述目标频率落入调节后的振荡信号频段内，并将所述控制电压切换为充电电压；

自动幅度控制模块，根据所述电容状态位信号调节所述尾电流状态位信号，以补偿因频段切换造成的振荡信号幅度变化。

可选地，所述自动频率控制模块包括电压多路选择器、频率检测模块和频率控制模块，其中：

所述电压多路选择器，在选择信号的控制下，选择所述充电电压、窗口上限电压和窗口下限电压其中之一作为所述控制电压输入至所述压控振荡器；

所述频率检测模块，在所述频率控制模块的控制下，接收所述振荡信号并将其与所述目标频率进行比较；

所述频率控制模块，根据所述频率检测模块的比较结果调节所述选择信号和电容状态位信号，直至所述目标频率落入调节后的振荡信号频段内。

可选地，所述频率控制模块采用如下方式调节所述选择信号和电容状态位信号：

首先通过所述选择信号选择所述窗口下限电压作为控制电压；