[发明专利]低噪声视频数字锁相环

说明书

技术领域

本发明涉及微电子设计领域中视频信号处理的领域，特指一种应用于视频信号处 理的数字锁相环。

背景技术

锁相技术一般采用锁相环电路（PhaseLockedLoop，PLL）实现，传统锁相环实现 视频信号的输入行频率为千赫兹（KHz），滤波器的频带较低，滤波器的电阻电容值较大，无 法集成到芯片内部。芯片需要外置滤波器Filter，不仅增加系统成本，而且外置的滤波器 Filter在系统上易受外界影响,从而影响系统性能。本发明采用的数字锁相环，无需外置滤 波器Filter，系统简单，抗噪能力强。采用数字控制振荡器NCO，芯片面积小，成本低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种应用于视频信号处理的数字锁相环，旨在实现 抑制外界噪声,减少锁相环时钟抖动。

本发明数字锁相环，包括：鉴频鉴相器PFD、数字滤波器、数字控制振荡器NCO和反 馈计数器，无需外置滤波器Filter。用数字控制振荡器NCO的方式替代传统的模拟压控振荡 器VCO/电流控制振荡器ICO，实现高跟随性，性能优的时钟恢复电路，抗干扰能力强，系统成 本低。

为了实现上述目的，本发明实施例提出一种视频信号处理方法，该方法是这样来 实现的：

将输入的不同制式的视频信号的同步信号HSYNC，重新恢复采样时钟和同步信号由后 端数字模拟转换器ADC处理，采用数字控制振荡器NCO进行视频信号处理；

当输入行水平同步信号HSYNC时钟超前或滞后反馈时钟，鉴频鉴相器PFD产生误差信号 （包括误差的大小和符号）。根据误差信号，数字控制振荡器NCO里累加器的值下降或上升， 数字控制振荡器NCO频率相应减少或增加，直到反馈时钟的频率和相位等于HSYNC时钟的频 率和相位，数字控制振荡器NCO控制位将保持不变，从而低噪声视频数字锁相环锁定。

判断误差信号的方式是用高频时钟来计数误差脉冲宽度，计数器是发送给数字控 制振荡器NCO的累加器，所以当误差信号较宽时，发送到累加器的数目相对较大，而当锁相 环锁定附近时，则发送到累加器的数目很小。如果相位误差小于采样时钟周期，则在每个周 期中都不会被检测到。因此，检测到的相位误差精度由采样时钟频率决定，频率越高则意味 着较小的相位误差。但是高频电路则需要更多的硬件来实现与低频电路相同的功能，高频 功耗较大。

对于高频率相位误差，增加数字滤波器处理，其增益是可编程的，这样误差脉冲宽 度可以小于一个周期的采样时钟。在每一个HSYNC或反馈时钟上升沿，累加器方向是确定 的，将由一个固定的值来调节。滤波器的增益设置合理的情况下，即便锁相环处于锁定模 式，数字控制振荡器NCO控制点仍会进行微调，不会影响数字控制振荡器NCO的输出频率。

本发明具有的优点和积极效果是：无需外置滤波器，系统简单，成本低，抗干扰能 力强；视频信号处理时在同步信号区域没有频率漂移；无需在带宽和抖动Jitter之间权衡， 数字锁相环分开调节；采用数字方式实现，芯片面积小，成本低。

附图说明

图1是本发明低噪声视频数字锁相环模块示意图；

图2是传统模拟锁相环模型图；

图3是本发明低噪声视频数字锁相环系统框图；

图4是传统模拟锁相环模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。

参照图1，本发明低噪声视频数字锁相环类比传统模拟锁相环（参照图2），传统模 拟锁相环闭环的传输函数为：

H_close=ω²_n/(s²+2ζω_n+ω²_n)=ω²_n/(s-s₀)(s-s₁)

本发明低噪声视频数字锁相环PLL的系统框图参照图3，系统闭环的传输函数如下：

H(z)=ac·z-c/[z²+(ac-2)z+(1-c)]=N(z)/(z-z₀)(z-z₁)