[实用新型]一种延迟锁相环、时钟系统和通信设备

说明书

本实用新型适用于半导体集成电路设计领域，提供了一种延迟锁相环、时钟系统和通信设备。所述延迟锁相环包括鉴相器、电荷泵、可编程滤波电容和可编程延迟链；可编程延迟链在电荷泵输出的第二电压信号的控制下对输入参考信号产生延迟并输出6个等时间延迟的第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号、第四输出信号、第五输出信号和第六输出信号；其中第六输出信号作为反馈信号输入至鉴相器，形成一个环路；可编程滤波电容根据第一多位宽数据值确定电容值，以改变环路带宽和锁定时间；可编程延迟链根据第二多位宽数据和第三多位宽数据确定延迟调节增益和延迟调节范围。本实用新型方案简单，电路规模小，易于片上集成，锁定范围宽，相位误差与相位噪声低。

技术领域

本实用新型属于半导体集成电路设计领域，尤其涉及一种延迟锁相环、时钟系统和通信设备。

背景技术

延迟锁相环是时钟系统中的重要部件，其主要指标有锁定范围、相位误差和相位噪声。其中，锁定范围决定了延迟锁相环的通用性。在同一个时钟系统中往往有好几种频率范围需要用到延迟锁相环。

在常见的延迟锁相环中，延迟锁相环的锁定范围往往被相位误差与延迟单元的延迟范围限制。根据单级反相器的延迟特性，延迟的大小与尾电流和负载电容大小有关。负载电容越大，延迟越大；尾电流越大，延迟越小。要使延迟变化范围越大，尾电流变化范围就得越大。但通常的尾电流的调节是由电荷泵的输出电压控制的。电荷泵的输出电压变化范围受限于电荷泵的充放电电流失配。输出电压的调节作用很难做到保持电荷泵充放电电流失配较小的同时取得较大的尾电流变化范围。因此限制了延迟锁相环的锁定范围。

现有技术中有采用双延迟链来拓宽锁定范围，同时保持低相差。如论文“An All-Analog Multiphase Delay-Locked Loop Using a Replica Delay Line for Wide-RangeOperation and Low-Jitter Performance(IEEE JSSC VOL 35,NO.3,MARCH 2000)”中采用了两个延迟链，一个延迟链是主延迟链，另一个延迟链是辅助延迟链。同时还有两控制链路，分别控制主延迟链和辅助延迟链。辅助链路的控制链路提供与频率范围相关的延迟链控制电压，主延迟链的控制链路只需要提供微调电压。这样虽然拓宽了锁定范围，但是额外的延迟链及其控制链路，明显增加了电路的复杂度。而且这样的方法容易导致更大的相位噪声。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种延迟锁相环、时钟系统和通信设备，旨在解决现有技术中采用双延迟链来拓宽锁定范围并保持低相差，但是电路的复杂度高且容易导致更大的相位噪声的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种延迟锁相环，所述延迟锁相环包括鉴相器、电荷泵、可编程滤波电容和可编程延迟链；其中，鉴相器对输入参考信号CLKIN和反馈信号ph[6]进行相位比较，输出第一电压信号Vcp给电荷泵；电荷泵对可编程滤波电容进行充放电并输出第二电压信号Vctrl给可编程延迟链；可编程延迟链在电荷泵输出的第二电压信号Vctrl的控制下对输入参考信号CLKIN产生延迟并输出6个等时间延迟的第一输出信号ph[1]、第二输出信号ph[2]、第三输出信号ph[3]、第四输出信号ph[4]、第五输出信号ph[5]和第六输出信号ph[6]；其中第六输出信号ph[6]作为反馈信号输入至鉴相器，形成一个环路；可编程滤波电容根据第一多位宽数据m[2:0]值确定电容值，以改变环路带宽和锁定时间；可编程延迟链根据第二多位宽数据ITC[2:0]和第三多位宽数据C[2:0]确定延迟调节增益和延迟调节范围。

进一步地，所述延迟锁相环还包括启动控制器，启动控制器根据输入参考信号CLKIN和可编程延迟链输出的第四输出信号ph[4]和第六输出信号ph[6]来判断是否产生假锁，如果产生假锁，则将第一电压信号Vcp拉到电源电压使整个环路恢复到初态。

第二方面，本实用新型提供了一种时钟系统，所述时钟系统包括上述的延迟锁相环。