[发明专利]一种快速锁定的电荷泵锁相环

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路领域的电荷泵锁相环，尤其涉及一种能够实现环路快速锁定且不显著增加锁相环版图面积的电荷泵锁相环。

背景技术

锁相环是一个能同步输入信号与输出信号的频率与相位的负反馈系统，其可分类为：模拟锁相环、数模混合锁相环、全数字锁相环和软件锁相环。电荷泵锁相环是数模混合锁相环的一种，因其结构简单、性能良好、具有理论输入相位误差为零的优点，而被广泛应用于通信、计算机、空间技术等领域中。

环路锁定时间是电荷泵锁相环的重要性能参数。常用的减小环路锁定时间的方法有动态变换环路带宽、环路中增加频率比较器、使用改进的鉴频鉴相器、增加频率比较器等。动态变换环路带宽法是指在鉴频鉴相器输入相位差大时，增大环路带宽，从而减小环路锁定时间；在鉴频鉴相器输入相位差小时，减小环路带宽，由于电荷泵锁相环环路低通特性，因而可以减小电荷泵锁相环输出的相位噪声。动态变换环路带宽需要附加的相位差检测电路，且相位差检测电路较复杂。综上所述，本发明设计了一种快速锁定的电荷泵锁相环。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种可加快电荷泵锁相环环路锁定速度的初始化电路，该初始化电路结构简单，版图面积小。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种快速锁定的电荷泵锁相环，包括由鉴频鉴相器、电荷泵、低通滤波器、压控振荡器和分频器构成的锁相环路，其中，压控振荡器包括电压转换电流模块与电流控制振荡器模块；在锁相环环路中的压控振荡器上加入有产生初始振荡频率的初始化电路；所述初始化电路包括设在对称跨导运算放大器和连接到低通滤波器开关的晶体管电路，以及连接在低通滤波器上的传输门TG和反相器INV。

作为优选，所述电荷泵由电流源Ip、电流源In、开关S1和开关S2构成。

作为优选，所述低通滤波器由电阻R1串联电容C1再并联电容C2组成。

作为优选，在所述鉴频鉴相器与电荷泵之间设有连接到电荷泵开关S1和开关S2的晶体管M1’和M2’；在电荷泵与低通滤波器之间设有连接电源VDD的开关S3，在低通滤波器与电压转换电流模块之间设有连接开关S3的开关S4；电压转换电流模块连接分频器到鉴频鉴相器。

作为优选，所述电压转电流模块和初始化电路包括对称设置的栅极相连的晶体管M1与M5、M2与M6、M3与M4、M12与M13、M8与M7；晶体管M9连接到与M10的栅极分别连接到M11的源极和漏极，M11的栅极连接到M12与M13的栅极，M12与M13的源极分别连接到M4的栅极和M8的栅极；M6与M7的漏极和源极共同连接到传输门TG和反相器INV至电流控制振荡器。

进一步，所述晶体管M9的栅极连接1/2VDD，晶体管M10的栅极连接V_C。

进一步，所述晶体管M1与M2的漏极分别连接到其各自的栅极。

在电源电压上电时，将压控振荡器的初始控制电压设置为电源电压的一半，并且将鉴频鉴相器输出关闭，直到电源电压上电完成时，再释放该控制电压，打开鉴频鉴相器输出。

本发明能够加快锁相环环路锁定速度，在压控振荡器中加入附加的初始化电路，从而减小锁相环路的锁定时间，初始化电路可使电荷泵锁相环环路锁定时间减小45％，同时该初始化电路结构简单，晶体管少，不显著增加整体电荷泵锁相环的版图面积。

附图说明

图1是现有电荷泵锁相环示意图；

图2是带本发明初始化电路的电荷泵锁相环示意图；

图3是本发明电压转电流模块与初始化电路；

图4是带本发明初始化电路的电荷泵锁相环与普通电荷泵锁相环的环路锁定时间对比。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

如图1所示，一种快速锁定的电荷泵锁相环，包括由鉴频鉴相器、电荷泵、低通滤波器、压控振荡器和分频器构成的锁相环路，其中，压控振荡器包括电压转换电流模块与电流控制振荡器模块；在锁相环环路中的压控振荡器上加入有产生初始振荡频率的初始化电路；初始化电路包括设在对称跨导运算放大器和连接到低通滤波器开关的晶体管电路，以及连接在低通滤波器上的传输门TG和反相器INV。