[发明专利]一种VCO自动校准电路和方法

说明书

本发明公开了一种VCO自动校准电路，包括参考时钟计数器、反馈时钟计数器、状态机、压控振荡器、分频器和复位模块，参考时钟计数器、反馈时钟计数器、复位模块和压控振荡器均与状态机连接，复位模块、压控振荡器和反馈时钟计数器均与分频器连接；状态机在复位状态时将参考时钟计数器、反馈时钟计数器复位，并使复位模块将分频器复位，使参考时钟计数器和反馈时钟计数器同时计数，参考时钟计数器计数到预设计数值时记录反馈计数器得到的反馈计数值值，根据预设计数值和反馈计数值的比较结果通过二分法找到压控振荡器的最佳电容阵列值。本发明消除了反馈时钟初始相位不确定从而降低计数准确性的问题；能够缩短自动校准的时间。

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，尤其涉及一种VCO自动校准电路和方法。

背景技术

目前，现代通信技术日新月异，各种无线通信标准层出不穷。在信号的接收和发射中，频率综合器是一个重要模块，用来产生稳定、准确、低噪声的本振信号，实现和接收(发射)信号的混频。为实现较大的信号带宽，需要本振信号覆盖很大的范围。用于本振产生的压控振荡器(VCO)一般用电容电感谐振结构，这种结构可以得到远好于环振的噪声性能。振荡器的控制电压通过控制变容管的电容值调节输出的频率。电容越大输出频率越低，电容越小输出频率越高。频率变化相对于控制电压的变化称为压控增益，如图2所示。压控增益越大意味着相同的控制电压变化可以得到更大的输出频率变化。

变容管可实现的频率变化范围较小，同时大的压控增益会恶化噪声、杂散等性能。所以一般在电路中添加一个开关电容阵列，当开关全部关闭时，电容被从电路中断开，电容阵列总电容为0。打开的开关越多，电容阵列的电容值就越大。电容阵列取不同电容值，配合变容管电容值的变化，可以实现一个较大的输出频率范围。这种方法要求相邻电容阵列输出频率范围必须有一定重叠，才能保证覆盖频段连续；其次在所需频率改变时，电路应能自动找到适合的电容阵列取值。

寻找适当电容阵列的自动频率校准(AFC)方法主要有开环计数式、开关模拟方法和闭环锁定方法等几种。闭环锁定方法需要的时间非常长，开环模拟方法由于器件失配和比较器失调影响了准确度，开环计数方法是比较常用的。

但是，现有的方案存在以下缺陷：

传统计数方式需要跨时钟域读取数据，容易造成亚稳态的问题。在计数时，因为两个时钟频率和相位是独立的，所以初始相位的不确定会引入计数误差，如图1所示，fref为参考时钟，相同频率的反馈时钟fdiv，因为初始相位不同，计数值可能有1的误差。fast vcofrequency calibration techniques for pll applications通过采用多相位时钟的方式，降低相位不确定带来的误差，这种方法增大了电路的复杂度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种VCO自动校准电路，其能避免相位的不确定性，缩短自动频率校准的时间。

本发明的目的之二在于一种VCO自动校准方法，其能避免相位的不确定性，缩短自动频率校准的时间。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种VCO自动校准电路，包括参考时钟计数器、反馈时钟计数器、状态机、压控振荡器、分频器和复位模块，所述参考时钟计数器、反馈时钟计数器、复位模块和压控振荡器均与状态机连接，复位模块、压控振荡器和反馈时钟计数器均与分频器连接；

状态机在复位状态时将参考时钟计数器、反馈时钟计数器复位，并使复位模块将分频器复位，在之后的计数状态时，使参考时钟计数器和反馈时钟计数器同时计数，当参考时钟计数器计数到预设计数值时记录反馈计数器得到的反馈计数值值，复位分频器，根据预设计数值和反馈计数值的比较结果通过二分法找到压控振荡器的最佳电容阵列值以调节压控振荡器的电容阵列。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种VCO自动校准方法，包括以下步骤：