[发明专利]一种低功耗小数分频锁相环电路

说明书

本发明公开一种低功耗小数分频锁相环电路，其包括鉴相模块、电压到电流转换模块、环路滤波器、压控振荡器、分频器和数字逻辑模块；鉴相模块、电压到电流转换模块、环路滤波器、压控振荡器、分频器依次连接；参考信号从鉴相模块输入，鉴相模块将参考信号和分频器输出的带有量化误差的反馈信号进行鉴相，并补偿小数分频产生的量化相位误差，输出补偿后的鉴相结果给电压到电流转换模块；小数分频产生的量化误差通过数字域转换到电压域或者直接耦合到鉴相模块中的相位误差信号完成量化误差的补偿。本发明通过将量化误差补偿和采样鉴相两个过程中的边沿转换过程进行合并，减少边沿转换的次数，从而减小功耗，完成小数分频量化误差的补偿。

技术领域

本发明涉及到射频集成电路中频率的产生和综合领域，具体涉及一种低功耗小数分频锁相环电路。

背景技术

锁相环在电子系统中被广泛应用，可以在通信系统中作为本振信号，在数模转换中作为采样时钟等等。锁相环是一种负反馈系统，通过比较参考信号与反馈信号的相位误差，并控制压控振荡器调整输出信号的频率，实现输出信号频率是参考信号的固定倍数，相位与参考信号保持同步，也就是将输出信号锁定到参考信号。

在锁相环的反馈回路中，分频器将相对于参考信号频率固定倍数的振荡信号进行分频反馈给鉴相模块。为了实现小数分频，会将分频器的分频比进行调制，用一组整数的分频比序列，等效地动态实现小数分频。分频比的动态调整通过累加微分调制器进行，累加积分调制器将小数部分进行累加并量化得到实时的分频比。在量化的过程中，实际的分频比会与理想的小数分频比存在误差，在反馈信号中表现为存在量化的相位误差，导致锁相环输出的信号频谱中存在量化噪声。

如图1所示，在传统的小数锁相环中，反馈回路或参考路径会插入数字到时间转换器，补偿由于小数分频带来的量化误差。在数字到时间转换器中，数字逻辑模块生成的补偿信号会控制边沿产生的过程，对相位进行补偿。补偿后的信号再在采样鉴相器中完成与另一路信号的相位比较，转换为数字域或者电压域的控制信号。在补偿的过程中，数字到时间转换器会产生带有一定斜率的边沿，之后会转换为陡峭的边沿，在采样鉴相器中，陡峭的边沿会再次产生带有一定斜率的边沿。在补偿和鉴相的过程中，有多次边沿转换的操作，会增加一定的功耗。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种低功耗小数分频锁相环电路，该电路能够在有效的对小数分频带来的量化误差进行补偿的情况下，减小功耗。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种低功耗小数分频锁相环电路，该电路包括鉴相模块、电压到电流转换模块、环路滤波器、压控振荡器、分频器和数字逻辑模块；所述鉴相模块、电压到电流转换模块、环路滤波器、压控振荡器、分频器依次连接；参考信号从鉴相模块输入，鉴相模块将所述参考信号和所述分频器输出的带有量化误差的反馈信号进行鉴相，并补偿小数分频产生的量化相位误差，输出补偿后的鉴相结果给电压到电流转换模块；

所述小数分频产生的量化误差通过数字域转换到电压域或者直接调整鉴相模块中的电流或者电容完成量化误差的补偿。

进一步地，所述鉴相模块为固定斜率采样电路，其包括电流源、充电开关、充电电容、预充电开关、数字到电压转换器、保持开关和保持电容，所述电流源与充电开关的一端连接，数字到电压转换器与预充电开关的一端相连，保持电容的一端与保持开关的一端相连，所述充电开关、预充电开关、保持开关的另一端均与充电电容的一端相连；充电电容和保持电容的另一端均接地；数字到电压转换器的另一端与数字逻辑模块相连；

所述数字到电压转换器输出不同的电压调整充电电容的起始电压值，对小数分频产生的量化误差进行补偿；控制电流源对充电电容的充电时间，完成参考信号与反馈信号的相位比较。

进一步地，所述鉴相模块的时序逻辑具体为：

当反馈信号或参考信号中的一个的上升沿到来时，充电信号控制充电开关闭合，使电流源对充电电容进行充电；