[发明专利]微机械振荡器用抗混叠鉴频鉴相器

说明书

微机械振荡器用抗混叠鉴频鉴相器，包括：比较器模块、三态死区鉴频模块、模拟乘法器模块；比较器模块接收外部微机械振荡器输入的两路差分信号，根据差分信号确定待测方波信号；三态死区鉴频模块接收外部输入的延迟参考方波信号，根据待测方波信号与所述延迟参考方波信号生成正向鉴频电流信号和负向鉴频电流信号；模拟乘法器模块获得所述差分信号对应的电流信号，同时接收外部输入的参考方波信号，使用参考方波信号对所述电压信号对应的电流信号进行斩波处理，生成正向鉴相电流信号和负向鉴相电流信号。本发明可以对MEMS谐振器输出的正弦信号实现较高精度的鉴频和鉴相功能。

技术领域

本发明涉及微机械振荡器用抗混叠鉴频鉴相器，属于微机电系统技术领域。

背景技术

近年来，MEMS谐振器得到了很多的关注和研究，但MEMS谐振器作为时间基准，需要低噪声的频率综合器与之组合，频率综合器的性能也将直接决定基于MEMS的时间基准性能的优劣。鉴频/鉴相器作为频率综合器的核心组成部分，直接与MEMS谐振器连接，必须能够兼容MEMS谐振器输出信号特点的同时实现较高的鉴频/鉴相精度。

现有的鉴频/鉴相器主要针对CMOS振荡器设计，所处理的主要为方波信号。文献一中异或门鉴相器[1]：该鉴相器需要输入两路待测信号均为方波信号，其输出为一单极性的周期脉冲信号，其脉宽正比于输入信号临近两个上升沿的时间差。然而该鉴相器无法分辨输入两信号频率的高低，因此无法实现鉴频功能。文献二中为三态鉴频/鉴相器[2]，该鉴相器同样需要方波信号输入，通过一对互补的电荷泵实现输出脉冲具有正负两个极性，相比于异或门鉴相器，能够分辨输入两信号频率的高低，因此可以实现鉴频功能。另外，文献一中乘法鉴相器[1]，该鉴相器同时支持正弦波或方波信号输入，通过模拟乘法器将输入两信号相乘，根据积化和差公式，其输出信号在一定范围内正比于输入信号的相位差，并基于该原理实现鉴频。然而该鉴相器无法分辨周期信号及其倍频相乘的结果，因此也无法实现鉴频功能。综上所述，现存的鉴相器无法同时实现正弦信号输入和鉴频功能。

[1]R.E.Best,“Phase-Locked Loops:Theory,Design and Applications”,Mcgraw-Hill,1993.

[2]M.Soyuer and R.G.Meyer,Frequency limitations of a conventionalphase-frequency detector,in IEEE Journal of Solid-State Circuits,vol.25,no.4,pp.1019-1022,Aug.1990.

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了微机械振荡器用抗混叠鉴频鉴相器，解决了现有的鉴频鉴相器易产生噪声混叠导致鉴相精度下降，难以针对正弦信号精确鉴频的问题。

本发明的技术方案是：

微机械振荡器用抗混叠鉴频鉴相器，包括：比较器模块、三态死区鉴频模块、模拟乘法器模块；

比较器模块：接收外部微机械振荡器输入的两路电压信号，所述两路电压信号为差分信号，根据所述差分信号，确定待测方波信号n₁，将所述待测方波信号n₁传输给三态死区鉴频模块；

三态死区鉴频模块：接收外部输入的延迟参考方波信号fb₂和比较器模块传输的待测方波信号n₁，根据待测方波信号n₁与延迟参考方波信号fb₂的频率值生成正向鉴频电流信号和负向鉴频电流信号，将所述正向鉴频电流信号和负向鉴频电流信号传输给输出模块；