[发明专利]一种应用于宽调谐范围的双LC-VCO结构锁相环及校准方法

说明书

一种应用于宽调谐范围的双LC‑VCO结构锁相环，包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、整数64分频器和数字校准单元；鉴频鉴相器的第一输入端接入输入信号，鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和整数64分频器依次连接，且整数64分频器的输出端连接到鉴频鉴相器1的第二输入端形成环路；数字校准单元连接压控振荡器，数字校准单元用于实现环路频率自适应切换。本发明采用开环校准的方式，在锁相环基本架构外加入一个数字校准单元，由于采用环路滤波器的输出电平作为状态改变信号，因此可以避免初始相位引起的错误，同时锁定时间较短，电路更为简单，面积小，成本低。

技术领域

本发明属于射频集成电路设计领域，特别涉及一种应用于宽调谐范围的双LC-VCO结构锁相环及校准方法。

背景技术

目前已有部分数字校准机制的设计和研究工作。校准机制可分为两种，一种是闭环校准，还有一种是开环校准。现有技术提出了一种闭环校准机制，如图1a所示，数字校准单元始终工作在环路内，因此锁定时间比较长。现有技术还提出了一种开环校准机制，如图1b所示，它是通过对参考信号和分频器输出信号的时钟计数来判断信号快慢，并以此来控制压控振荡器的工作频段，由于初始相位不确定，为了避免可能的错误，需要足够的时间校准验证，因此这种机制的校准时间也比较长。目前的校准技术所用电路结构复杂，占用面积大，成本高，锁定时间长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于宽调谐范围的双LC-VCO结构锁相环及校准方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种应用于宽调谐范围的双LC-VCO结构锁相环，包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、整数64分频器和数字校准单元；鉴频鉴相器的第一输入端接入输入信号，鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和整数64分频器依次连接，且整数64分频器的输出端连接到鉴频鉴相器1的第二输入端形成环路；数字校准单元连接压控振荡器，数字校准单元用于实现环路频率自适应切换。

进一步的，压控振荡器包括第一压控振荡器和第二压控振荡器；环路滤波器的第一输出端分别连接第一压控振荡器和第二压控振荡器，环路滤波器的第二输出端分别连接第一压控振荡器和第二压控振荡器；第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出端通过二选一路输出缓冲器连接整数64分频器。

进一步的，环路滤波器的第一输出端和第二输出端上分别设置有开关LFP_ON和LFN_ON；数字校准单元的LF端连接到环路滤波器的第一输出端,并设置开关CAL_ON；数字校准单元(6)的输出端A、B、A1、B1、C1、D1端口信号连接到第一压控振荡器和第二压控振荡器的相应端口；数字校准单元的其他输出端口为开关控制端口，分别对应环路中控制开关的通断。

进一步的，数字校准单元和环路滤波器之间设置有开关CAL_ON；第一压控振荡器和第二压控振荡器的输入端分别连接至两个电源的正极，第一压控振荡器和电源之间，以及第二压控振荡器和电源之间分别设置有开关VCLP_ON和VCLN_ON。

一种应用于宽调谐范围的双LC-VCO结构锁相环的校准方法，基于上述的一种应用于宽调谐范围的双LC-VCO结构锁相环，包括以下步骤：

步骤1，输入信号有Fref、CLK1、CLK2、RES四个信号，当数字校准单元输入RES信号由0变为1时，电路校准开始，CAL_ON，VCLP_ON,VCLN_ON三个开关导通，使得VCO 的控制电压置为高频工作的压控振荡器的最低输出频率所对应的控制电压，且环路滤波器的输出接到数字校准单元的LF端，LFP_ON和LFN_ON两个开关关断，使得环路滤波器和压控振荡器断开，锁相环环路断开，数字校准模块作为断开的环路组成部分开始正常工作，此时数字校准单元的输出信号，将使第二压控振荡器工作,并将粗调压控振荡器频率的数字控制码置为1111；