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    全數(shù)字鎖相環(huán)制造技術
    
                            
    技術編號：42539864 閱讀：20 留言：0更新日期：2024-08-27 19:44
    
                        
    
                        
    
                            
                            本申請?zhí)峁┮环N全數(shù)字鎖相環(huán)，先通過數(shù)字控制模塊比較目標時鐘信號和參考時鐘信號的頻率，然后根據(jù)頻率比較結果修正頻率控制信號，直到目標時鐘信號與參考時鐘信號頻率逼近而達到頻率鎖定，同時將此時的頻率控制信號作為目標頻率控制信號，然后濾波控制模塊根據(jù)相位比較模塊比較得到的相位差信號，在目標頻率控制信號基礎上繼續(xù)進行調整，最終使得目標時鐘信號與參考時鐘信號同步，此時達到相位鎖定；如此采用將頻率鎖定和相位鎖定分步進行，先通過頻率鎖定確保目標時鐘信號與參考時鐘信號的相位差在每一時刻都相同，然后再單獨調整相位，可避免調整后出現(xiàn)信號頻率大幅度振蕩的情況，且能夠縮短鎖定時間。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術實現(xiàn)步驟摘要】
    
                                
    本申請涉及頻率控制領域，特別是涉及一種穩(wěn)定且能實現(xiàn)快速鎖定的全數(shù)字鎖相環(huán)。

    技術介紹
    1、鎖相環(huán)(phase?locked?loop,pll)通過對輸入時鐘信號進行調制、解調操作，能夠產(chǎn)生各種特定頻率的信號，是現(xiàn)代通訊系統(tǒng)和電路中的重要組成部分，pll的性能優(yōu)劣在很大程度上影響著整個系統(tǒng)的性能品質。
    2、目前pll的實現(xiàn)主要分為基于電荷泵的模擬pll方案，以及基于數(shù)字邏輯單元的數(shù)字pll方案。其中模擬pll方案最為常見的是電荷泵鎖相環(huán)(charge-pump?pll,cppll)。cppll所輸出時鐘信號的相位噪聲小，但存在易受電源噪聲干擾的問題，而且基于模擬流程的實現(xiàn)使得工藝移植性較差，隨著cmos特征尺寸的縮小，電路漏電問題進一步惡化，其內高性能電荷泵與壓控振蕩器的設計也會愈加困難，此外cppll內的低通濾波器通常基于rc(電阻-電容)實現(xiàn)，這些無源器件所占面積較大，極大的增加電路成本。數(shù)字pll方案中的基于bbpfd的全數(shù)字鎖相環(huán)(all?digital?phase?locked?loop,adpll)設計方案克服了上述缺點，其對電源電壓的噪聲不敏感，受電源噪聲影響小，基于數(shù)字流程的實現(xiàn)使得工藝移植性高，基本電路結構簡單且易于設計，此外由于不涉及rc等無源器件，相較而言電路的占用面積更小。
    3、然而該方案由于沒有依據(jù)目標時鐘信號與參考時鐘信號的具體相位差，而僅僅是依據(jù)目標時鐘信號與參考時鐘信號之間相位的超前關系或滯后關系進行的相位調整，因此容易出現(xiàn)輸出信號頻率大幅度振蕩，且環(huán)路鎖定時間較長的問題。</p>
    技術實現(xiàn)思路
    1、本申請?zhí)峁┮环N穩(wěn)定且能夠實現(xiàn)快速鎖定的全數(shù)字鎖相環(huán)。
    2、一種全數(shù)字鎖相環(huán)，包括：
    3、數(shù)字控制模塊，用于輸出頻率控制信號；
    4、數(shù)控振蕩模塊，與所數(shù)字控制模塊連接，用于根據(jù)所述頻率控制信號輸出目標時鐘信號；
    5、所述數(shù)字控制模塊還用于接收所述目標時鐘信號，將所述目標時鐘信號的頻率與參考時鐘信號的頻率進行比較，并根據(jù)頻率比較結果修正所述頻率控制信號，以修正所述數(shù)控振蕩模塊輸出的所述目標時鐘信號的頻率，直至所述目標時鐘信號的頻率與所述參考時鐘信號的頻率逼近，得到目標頻率控制信號；
    6、相位比較模塊，與所述數(shù)控振蕩模塊連接，用于比較所述目標時鐘信號和所述參考時鐘信號之間的相位，得到相位差信號；
    7、濾波控制模塊，分別與所述相位比較模塊和所述數(shù)字控制模塊連接，用于根據(jù)所述相位差信號對所述目標頻率控制信號進行調整，以使所述目標時鐘信號與所述參考時鐘信號同步。
    8、在一個實施例中，所述目標頻率控制信號攜帶目標頻率控制字；所述濾波控制模塊還用于：
    9、若所述相位差信號表征所述目標時鐘信號的相位遠離所述參考時鐘信號的相位，則對所述目標頻率控制字進行粗調，直至所述相位差信號表征所述目標時鐘信號的相位接近所述參考時鐘信號的相位，則對所述目標頻率控制字進行細調；
    10、其中，所述數(shù)控振蕩模塊在根據(jù)粗調后的所述目標頻率控制信號輸出所述目標時鐘信號時，所述目標時鐘信號的相位以第一速度接近所述參考時鐘信號的相位；所述數(shù)控振蕩模塊在根據(jù)細調后的所述目標頻率控制信號輸出所述目標時鐘信號時，所述目標時鐘信號的相位以第二速度接近所述參考時鐘信號的相位；所述第一速度大于所述第二速度。
    11、在一個實施例中，所述數(shù)字控制模塊還與所述相位比較模塊連接，所述數(shù)字控制模塊還用于若所述相位差信號表征所述目標時鐘信號的相位由遠離所述參考時鐘信號的相位變?yōu)榻咏鰠⒖紩r鐘信號的相位，則在所述濾波控制模塊進行細調之前將所述目標頻率控制字修正為粗調前的所述目標頻率控制字。
    12、在一個實施例中，所述目標頻率控制字包括整數(shù)控制字和小數(shù)控制字，所述濾波控制模塊包括：
    13、濾波器，分別與所述相位比較模塊和所述數(shù)字控制模塊連接，用于若所述相位差信號表征所述目標時鐘信號的相位遠離所述參考時鐘信號的相位，則獲取所述小數(shù)控制字，并對所述小數(shù)控制字進行粗調，得到第一控制字；
    14、σ-δ調制器，分別與所述濾波器和所述數(shù)字控制模塊連接，用于對所述第一控制字進行調制，得到第一調制控制字，其中所述第一調制控制字的元素平均值等于所述第一控制字的值；
    15、所述數(shù)字控制模塊還用于獲取所述第一調制控制字，并計算所述第一調制控制字中各元素的值分別與所述整數(shù)控制字的值之和，得到第一目標控制字，并將所述第一目標控制字作為新的所述整數(shù)控制字。
    16、在一個實施例中，所述濾波器還用于若所述相位差信號表征所述目標時鐘信號的相位接近所述參考時鐘信號的相位，則獲取所述小數(shù)控制字，并對所述小數(shù)控制字進行細調，得到第二控制字；
    17、所述σ-δ調制器還用于當前粗調控制字、當前細調控制字和當前小數(shù)控制字，其中所述第二調制控制字的元素平均值等于所述第二控制字的值；
    18、所述數(shù)字控制模塊還用于獲取所述第二調制控制字，并計算所述第二調制控制字中各元素的值分別與所述整數(shù)控制字的值之和，得到第二目標控制字，并將所述第二目標控制字作為新的所述整數(shù)控制字。
    19、在一個實施例中，所述濾波器還用于在對所述小數(shù)控制字進行調節(jié)時，若產(chǎn)生溢位，則對所述整數(shù)控制字的值進行溢位調整。
    20、在一個實施例中，所述數(shù)字控制模塊還用于在預設時長內對所述目標時鐘信號進行周期計數(shù)，并將計數(shù)得到的周期數(shù)量與參考周期數(shù)量進行比較，得到所述頻率比較結果；所述參考周期數(shù)量等于所述預設時長與所述參考時鐘信號的頻率的乘積。
    21、在一個實施例中，所述數(shù)字控制模塊還用于若所述目標時鐘信號的頻率與所述參考時鐘信號的頻率不同，則獲取當前時刻所述頻率控制信號攜帶的當前目標控制字；若所述目標時鐘信號的頻率大于所述參考時鐘信號的頻率，則將上邊界值的值修正為所述當前目標控制字的值，并將所述當前目標控制字的值修正為位于所述當前目標控制字與下邊界值中間的值；
    22、若所述目標時鐘信號的頻率小于所述參考時鐘信號的頻率，則將所述下邊界值的值修正為所述當前目標控制字的值，并將所述當前目標控制字的值修正為位于所述當前目標控制字與所述上邊界值中間的值；
    23、檢測修正后的目標時鐘信號的頻率，直至所述修正后的目標時鐘信號的頻率與所述參考時鐘信號的頻率相同，或所述當前目標控制字臨近所述當前目標控制字的上邊界值或下邊界值，得到所述目標頻率控制信號。
    24、在一個實施例中，所述當前目標控制字包括當前粗調控制字、當前細調控制字和當前小數(shù)控制字；所述數(shù)字控制模塊對所述當前目標控制字的修正為依次對所述當前粗調控制字、所述當前細調控制字和所述當前小數(shù)控制字進行修正，直至修正后的所述目標時鐘信號的頻率與所述參考時鐘信號的頻率相同，或者所述當前小數(shù)控制字臨近所述當前小數(shù)控制字的上邊界值或下邊界值，得到所述目標頻率控制信號。
    25、在一個實施例中，所述全數(shù)字鎖相環(huán)還包括：
    本文檔來自技高網(wǎng)...
                            
    
                            
    【技術保護點】
    
                                
    1.一種全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，包括：
    2.根據(jù)權利要求1所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述目標頻率控制信號攜帶目標頻率控制字；所述濾波控制模塊還用于：
    3.根據(jù)權利要求2所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述數(shù)字控制模塊還與所述相位比較模塊連接，所述數(shù)字控制模塊還用于若所述相位差信號表征所述目標時鐘信號的相位由遠離所述參考時鐘信號的相位變?yōu)榻咏鰠⒖紩r鐘信號的相位，則在所述濾波控制模塊進行細調之前將所述目標頻率控制字修正為粗調前的所述目標頻率控制字。
    4.根據(jù)權利要求2所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述目標頻率控制字包括整數(shù)控制字和小數(shù)控制字，所述濾波控制模塊包括：
    5.根據(jù)權利要求4所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述濾波器還用于若所述相位差信號表征所述目標時鐘信號的相位接近所述參考時鐘信號的相位，則獲取所述小數(shù)控制字，并對所述小數(shù)控制字進行細調，得到第二控制字；
    6.根據(jù)權利要求4或5所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述濾波器還用于在對所述小數(shù)控制字進行調節(jié)時，若產(chǎn)生溢位，則對所述整數(shù)控制字的值進行溢位調整。
    7.根據(jù)權利要求1所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述數(shù)字控制模塊還用于在預設時長內對所述目標時鐘信號進行周期計數(shù)，并將計數(shù)得到的周期數(shù)量與參考周期數(shù)量進行比較，得到所述頻率比較結果；所述參考周期數(shù)量等于所述預設時長與所述參考時鐘信號的頻率的乘積。
    8.根據(jù)權利要求1所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述數(shù)字控制模塊還用于若所述目標時鐘信號的頻率與所述參考時鐘信號的頻率不同，則獲取當前時刻所述頻率控制信號攜帶的當前目標控制字；
    9.根據(jù)權利要求8所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述當前目標控制字包括當前粗調控制字、當前細調控制字和當前小數(shù)控制字；所述數(shù)字控制模塊對所述當前目標控制字的修正為依次對所述當前粗調控制字、所述當前細調控制字和所述當前小數(shù)控制字進行修正，直至所述修正后的目標時鐘信號的頻率與所述參考時鐘信號的頻率相同，或者所述當前小數(shù)控制字臨近所述當前小數(shù)控制字的上邊界值或下邊界值，得到所述目標頻率控制信號。
    10.根據(jù)權利要求1所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述全數(shù)字鎖相環(huán)還包括：
    11.根據(jù)權利要求1所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述相位比較模塊包括：
    12.根據(jù)權利要求1所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述數(shù)控振蕩模塊包括：
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    【技術特征摘要】
    
                                
    1.一種全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，包括：
    2.根據(jù)權利要求1所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述目標頻率控制信號攜帶目標頻率控制字；所述濾波控制模塊還用于：
    3.根據(jù)權利要求2所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述數(shù)字控制模塊還與所述相位比較模塊連接，所述數(shù)字控制模塊還用于若所述相位差信號表征所述目標時鐘信號的相位由遠離所述參考時鐘信號的相位變?yōu)榻咏鰠⒖紩r鐘信號的相位，則在所述濾波控制模塊進行細調之前將所述目標頻率控制字修正為粗調前的所述目標頻率控制字。
    4.根據(jù)權利要求2所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述目標頻率控制字包括整數(shù)控制字和小數(shù)控制字，所述濾波控制模塊包括：
    5.根據(jù)權利要求4所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述濾波器還用于若所述相位差信號表征所述目標時鐘信號的相位接近所述參考時鐘信號的相位，則獲取所述小數(shù)控制字，并對所述小數(shù)控制字進行細調，得到第二控制字；
    6.根據(jù)權利要求4或5所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述濾波器還用于在對所述小數(shù)控制字進行調節(jié)時，若產(chǎn)生溢位，則對所述整數(shù)控制字的值進行溢位調整。
    7.根據(jù)權利要求1所述的全數(shù)字鎖相環(huán)，其特征在于，所述...
                            
    
                            
    【專利技術屬性】
    
                                技術研發(fā)人員：請求不公布姓名，請求不公布姓名，請求不公布姓名，請求不公布姓名，請求不公布姓名，請求不公布姓名，請求不公布姓名，請求不公布姓名，
    
        申請(專利權)人：深圳數(shù)馬電子技術有限公司，
    
        類型：發(fā)明
    
        國別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
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