CN101699769B - 一种锁相环环路带宽校准方法、系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种锁相环环路带宽校准方法，包括：测量压控振荡器的工作温度；当所述压控振荡器的工作温度超过或低于临界温度时，向第一压控振荡器输入高压控制电压，得到压控振荡器在所述高压控制电压下的高压工作频率，以及向压控振荡器输入低压控制电压，并得到压控振荡器在所述低压控制电压下的低压工作频率，并据以获得所述压控振荡器的当前压控系数；根据所述压控系数调整锁相环电路的滤波器的电荷汞电流。本发明实施例所提供的锁相环环路带宽校准方法、通过测量温度的变化来判断环路带宽的校准时机，并根据压控系数、滤波器电荷汞电流以及环路带宽三者之间的关系来稳定锁相环电路的带宽，降低锁相环电路的噪声。

Description

一种锁相环环路带宽校准方法、系统及电子设备

技术领域

本发明涉及一种电路应用领域，特别涉及一种锁相环电路带宽校准方法及电路。

背景技术

在通讯领域中，锁相环电路常常被用于对时钟信号进行滤波，以滤除时钟抖动的高频成分。噪声一直是通讯产品中需要着重注意的地方，锁相环电路也不例外，而锁相环电路的噪声特性不但取决于其自身的电路元件的特性，同时也取决于锁相环电路的环路带宽，而在各种因素的影响下，环路带宽的变化范围甚至在2-3倍之间，进而使得锁相环电路的噪声特性变化非常大，降低了锁相环电路的滤波特性，影响通讯产品的正常工作。

发明内容

本发明实施例提供一种锁相环环路带宽校准方法及带校准系统，以稳定锁相环电路中的环路带宽。

本发明实施例提供一种锁相环环路带宽校准方法，包括：测量第一压控振荡器的工作温度；当所述第一压控振荡器的工作温度超过或低于临界温度时，向第一压控振荡器输入高压控制电压，得到第一压控振荡器在所述高压控制电压下的高压工作频率，以及向第一压控振荡器输入低压控制电压，并得到第一压控振荡器在所述低压控制电压下的低压工作频率；根据所述高压控制电压、低压控制电压、低压工作频率以及高压工作频率获得所述第一压控振荡器的当前压控系数；根据所述压控系数调整锁相环电路的滤波器的电荷汞电流，以保持所述压控系数和所述电荷汞电流的乘积稳定。

本发明实施例还提供一种带宽校准系统，用于锁相环电路中。所述锁相环电路包括鉴相器、滤波器以及第一压控振荡器。所述带宽校准系统包括温度测量模块、算法控制模块、高压输入模块、低压输入模块以及电荷汞电流管理模块。其中，所述温度测量模块用于测量第一压控振荡器的工作温度；所述高压输入模块用于在所述第一压控振荡器的工作温度高于或低于临界值时，向所述第一压控振荡器输入高压控制电压；所述低压输入模块用于在所述第一压控振荡器的工作温度高于或低于临界值时，向所述第一压控振荡器输入低压控制电压；所述电荷汞电流管理模块用于向所述滤波器输入电荷汞电流；所述测量模块分别获取所述第一压控振荡器在所述高压控制电压下工作的高压频率，以及所述第一压控振荡器在所述低压控制电压下工作的低压频率，并根据所述高压控制电压、高压频率、低压控制电压以及低压频率计算第一压控振荡器的压控系数，所述算法控制模块还根据所述压控系数调整所述电荷汞电流管理模块向所述滤波器输入的电荷汞电流，以保持所述滤波器的电荷汞电流与所述第一压控振荡器的压控系数的乘积稳定。

本发明实施例更提供一种电子设备，所述电子设备包括一种带宽校准系统，用于锁相环电路中。所述锁相环电路包括鉴相器、滤波器以及第一压控振荡器。所述带宽校准系统包括温度测量模块、算法控制模块、高压输入模块、低压输入模块以及电荷汞电流管理模块，其中，所述温度测量模块用于测量第一压控振荡器的工作温度；所述高压输入模块用于在所述第一压控振荡器的工作温度高于或低于临界值时，向所述第一压控振荡器输入高压控制电压；所述低压输入模块用于在所述第一压控振荡器的工作温度高于或低于临界值时，向所述第一压控振荡器输入低压控制电压；所述电荷汞电流管理模块用于向所述滤波器输入电荷汞电流；所述测量模块分别获取所述第一压控振荡器在所述高压控制电压下工作的高压频率，以及所述第一压控振荡器在所述低压控制电压下工作的低压频率，并根据所述高压控制电压、高压频率、低压控制电压以及低压频率计算第一压控振荡器的压控系数，所述算法控制模块还根据所述压控系数调整所述电荷汞电流管理模块向所述滤波器输入的电荷汞电流，以保持所述滤波器的电荷汞电流与所述第一压控振荡器的压控系数的乘积稳定。

本发明实施例所提供的锁相环环路带宽校准方法、环路带宽校准系统及电子设备通过测量温度的变化来判断环路带宽的校准时机，并根据压控系数、滤波器输入电流以及环路带宽三者之间的关系来稳定锁相环电路的环路带宽，降低锁相环电路的噪声。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例所提供的锁相环环路带宽校准方法的示意图。

图2所示为本发明实施例所提供的锁相环环路带宽校准方法的步骤102的进一步示意图。

图3所示为本发明又一实施例所提供的锁相环环路带宽校准方法的示意图。

图4所示为本发明实施例所提供的带宽校准系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

芯片正常工作后，温度会有所升高，这样的情况下，锁相环的环路带宽会产生变化，会影响锁相环的滤波性能，因此本发明通过监控温度来把握环路带宽调整的时机。

请参照图1，图1所示为本发明实施例所提供的锁相环环路带宽校准方法的示意图，本发明实施例所提供的锁相环环路带宽校准方法包括：

步骤101：测量第一压控振荡器的工作温度；

其中，在本发明实施例中，所述第一压控振荡器的工作温度可为从外侧测量到的芯片电路的工作温度来作为第一压控振荡器的工作温度，也可以为通过精密仪器测量到的锁相环电路中的第一压控振荡器的工作温度。

步骤102：当所述第一压控振荡器的工作温度超过或低于临界温度时，向第一压控振荡器输入高压控制电压，得到第一压控振荡器在所述高压控制电压下的高压工作频率，以及向第一压控振荡器输入低压控制电压，并得到第一压控振荡器在所述低压控制电压下的低压工作频率；

其中，在本发明实施例中，所述高压控制电压和低压控制电压为在第一压控振荡器的可工作电压，其具体的值可在第一压控振荡器工作电压范围中心点附近根据需要选取。

步骤103：根据所述高压控制电压、低压控制电压、低压工作频率以及高压工作频率获得所述第一压控振荡器的当前压控系数；

其中，在本发明实施例中，压控系数的计算公式为：

KO＝(fh-fl)/(VCH-VCL)，

其中，KO为第一压控振荡器的压控系数，VCH为第一压控振荡器的高压控制电压，VCL为第一压控振荡器的低压控制电压，fh为第一压控振荡器在输入高压控制电压的时候的高压工作频率，fl为第一压控振荡器在输入低压控制电压的时候的低压工作频率。

步骤104：根据所述压控系数调整锁相环电路的滤波器的电荷汞电流，以保持所述压控系数和所述电荷汞电流的乘积稳定。其中，调整所述电荷汞电流的值是为了保证I*KO的值的稳定，具体的，所述电荷汞电流的大小可以根据压控系数查表得到，也可以为I*KO预设一个稳定值，并在保持I*KO稳定的前提下，查表或计算得到。

在实际应用的过程中，由于芯片的温度或第一压控振荡器的温度会升高，而芯片温度的升高会对锁相环电路的压控系数产生影响，进而影响锁相环电路的环路带宽，从而本发明实施例通过监控芯片的温度或第一压控振荡器的工作温度，来判断锁相环电路需要进行环路调整的时机，并且当锁相环电路需要进行环路调整的时候，根据环路带宽计算公式来获得需要的电荷汞电流。具体的，锁相环电路的环路带宽的计算公式为：

Wn＝(I*Ko*R2*C2)/(2*pi*N*(C1+C2))

其中，Wn为环路带宽，I为滤波器的电荷汞电流，KO为第一压控振荡器的压控系数，R2为滤波电阻，C2，C1为滤波电容，N为分频比。

因此为了保证Wn的值的稳定，可以在压控系数KO随着温度改变的时候，改变电荷汞电流I，以使得I*KO的值保持稳定，从而使得环路带宽Wn保持稳定。

进一步的，请参照图2，作为本发明的可选实施例，为了保证在调整环路带宽的过程中，锁相环电路仍可以正常工作，锁相环电路包括主用第一压控振荡器和第二压控振荡器，所述步骤102进一步包括：

步骤102a：当所述第一压控振荡器的工作温度超过或低于临界温度时，使用第二压控振荡器代替所述第一压控振荡器处理锁相环电路的电路信号；

步骤102b：向第一压控振荡器输入高压控制电压，得到第一压控振荡器在所述高压控制电压下的高压工作频率，以及向第一压控振荡器输入低压控制电压，并得到第一压控振荡器在所述低压控制电压下的低压工作频率。

在本发明实施例中，当需要计算第一压控振荡器的高压工作频率和低压工作频率时，启用第二压控振荡器作为备用器件代替第一压控振荡器工作，保证当第一压控振荡器工作在高压控制电压和低压控制电压下时，锁相环电路依然可以正常工作。

请参照图3，图3所示为本发明实施例所提供的锁相环电路带宽校准方法的又一实施例，相同之处省略说明，相对于图1和图2所示的带宽校准方法，本实施例的不同之处在于，本实施例所述的锁相环带宽校准方法还包括：

步骤105：关闭第二压控振荡器，使用主用第一压控振荡器来处理所述锁相环电路中的电路信号。

易于理解的是，步骤105只需要步骤102之后就执行即可，只为了在第一压控振荡器在高低压控制电压下工作时，代替第一压控振荡器处理锁相环电路中的电路信号。

请参照图4，图4所示为本发明实施例所提供的采用了本发明实施例所提供的带宽校准系统100的锁相环电路系统的示意图。所述锁相环电路系统包括鉴相器110、滤波器120以及第一压控振荡器130。本发明实施例所提供的带宽校准系统100包括温度测量模块10、算法控制模块20、高压输入模块30、低压输入模块40以及电荷汞电流管理模块50。

其中，所述温度测量模块10用于测量第一压控振荡器的工作温度，其中，所述工作温度可以为所述第一压控振荡器的实际工作温度，但考虑到测量的成本，所述工作温度也可以为所述锁相环电路所属芯片的温度。当所述锁相环电路的工作温度超过或低于临界值时，所述温度测量模块10向所述算法控制模块20发出通知信号。

当所述算法控制模块20接收到所述温度测量模块10发出的通知信号后，所述算法控制模块10指令所述高压输入模块30和低压输入模块40依次向所述第一压控振荡器130输入高压控制电压和低压控制电压，并分别获得所述第一压控振荡器130在高压控制电压和低压控制电压下工作的高压频率和低压频率。然后所述算法控制模块20根据所述高压控制电压、低压控制电压、高压频率和低压频率计算所述第一压控振荡器130的当前压控系数，根据所述压控系数得到滤波器120需要的电荷汞电流的值，并发送信号给所述电荷汞电流管理模块50。

易于理解的是，所述高压输入模块30和低压输入模块40的输入电压的工作是依次进行，但不分先后，也就是说，高压输入模块30和低压输入模块40要轮流向第一压控振荡器130输入电压，但输入顺序可根据需要设定。

所述电荷汞电流管理模块50收到所述算法控制模块20发送的信号后，根据所述电荷汞电流的值向滤波器120输入电荷汞电流。

在本发明实施例中，所述算法控制模块20计算压控系数可根据如下公式进行：

KO＝(fh-fl)/(VCH-VCL)，

其中，KO为第一压控振荡器的压控系数，VCH为第一压控振荡器的高压控制电压，VCL为第一压控振荡器的低压控制电压，fh为第一压控振荡器在输入高压控制电压的时候的高压工作频率，fl为第一压控振荡器在输入低压控制电压的时候的低压工作频率。

在实际应用的过程中，由于芯片的温度或第一压控振荡器的温度会升高，而芯片温度的升高会对第一压控振荡器的压控系数产生影响，进而影响锁相环电路的环路带宽。本发明实施例通过监控芯片的温度或第一压控振荡器的工作温度，来判断锁相环电路需要进行环路调整的时机，并且当锁相环电路需要进行环路调整的时候，通过调整滤波器的电荷汞电流来使得滤波器的电荷汞电流和第一压控振荡器的压控系数的乘积稳定，进而维持锁相环电路的环路带宽的稳定。

进一步的，作为本发明的可选实施例，本发明实施例所提供的带宽校准系统100还包括第二压控振荡器70，当温度测量模块10测量锁相环电路的工作温度超出或低于临界值时，先启动第二压控振荡器70来代替第一压控振荡器130工作，然后再对第一压控振荡器130输入高压控制电压和低压控制电压计算压控系数，从而使得在进行调整运算的过程中，锁相环电路可以不受影响的继续工作。

易于理解的是，本发明实施例所提供的带宽校准系统可应用于设有锁相环电路的任意电子设备中，以稳定电子设备中的锁相环电路的环路带宽，降低锁相环电路的噪声。

以上对本发明实施例所提供的多级交换网和系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种锁相环环路带宽校准方法，其特征在于，所述锁相环环路带宽校准方法包括：

测量第一压控振荡器的工作温度；

当所述第一压控振荡器的工作温度超过或低于临界温度时，向第一压控振荡器输入高压控制电压，得到第一压控振荡器在所述高压控制电压下的高压工作频率，以及向第一压控振荡器输入低压控制电压，并得到第一压控振荡器在所述低压控制电压下的低压工作频率；

根据所述高压控制电压、低压控制电压、低压工作频率以及高压工作频率获得所述第一压控振荡器的当前压控系数；

根据所述压控系数调整锁相环电路的滤波器的电荷汞电流，以保持所述压控系数和所述电荷汞电流的乘积稳定；

所述根据所述高压控制电压、低压控制电压、低压工作频率以及高压工作频率获得所述第一压控振荡器的当前压控系数包括：

根据公式

KO＝(fh-fl)/(VCH-VCL)

获得所述第一压控振荡器的当前压控系数，其中，KO为第一压控振荡器的压控系数，VCH为第一压控振荡器的高压控制电压，VCL为第一压控振荡器的低压控制电压，fh为第一压控振荡器在输入高压控制电压的时候的高压工作频率，fl为第一压控振荡器在输入低压控制电压的时候的低压工作频率。

2.如权利要求1所述的锁相环环路带宽校准方法，其特征在于，所述步骤当所述第一压控振荡器的工作温度超过或低于临界温度时，向第一压控振荡器输入高压控制电压，得到第一压控振荡器在所述高压控制电压下的高压工作频率，以及向第一压控振荡器输入低压控制电压，并得到第一压控振荡器在所述低压控制电压下的低压工作频率具体包括：

当所述第一压控振荡器的工作温度超过或低于临界温度时，使能第二压控振荡器代替所述第一压控振荡器处理锁相环电路的电路信号；

向第一压控振荡器输入高压控制电压，得到第一压控振荡器在所述高压控制电压下的高压工作频率，以及向第一压控振荡器输入低压控制电压，并得到第一压控振荡器在所述低压控制电压下的低压工作频率。

3.如权利要求2所述的锁相环环路带宽校准方法，其特征在于，在步骤当所述第一压控振荡器的工作温度超过或低于临界温度时，向第一压控振荡器输入高压控制电压，得到第一压控振荡器在所述高压控制电压下的高压工作频率，以及向第一压控振荡器输入低压控制电压，并得到第一压控振荡器在所述低压控制电压下的低压工作频率之后，所述方法还包括：

关闭第二压控振荡器，使用第一压控振荡器来处理所述锁相环电路中的电路信号。

4.如权利要求1所述的锁相环环路带宽校准方法，其特征在于，所述步骤测量第一压控振荡器的工作温度包括测量得到所述第一压控振荡器所属芯片的温度，作为所述第一压控振荡器的工作温度。

5.一种带宽校准系统，用于对锁相环电路进行带宽校准，所述锁相环电路包括鉴相器、滤波器以及第一压控振荡器，其特征在于，

所述带宽校准系统包括温度测量模块、算法控制模块、高压输入模块、低压输入模块以及电荷汞电流管理模块，其中，

所述温度测量模块用于测量第一压控振荡器的工作温度；

所述高压输入模块用于在所述第一压控振荡器的工作温度高于或低于临界值时，向所述第一压控振荡器输入高压控制电压；

所述低压输入模块用于在所述第一压控振荡器的工作温度高于或低于临界值时，向所述第一压控振荡器输入低压控制电压；所述电荷汞电流管理模块用于向所述滤波器输入电荷汞电流；

所述算法控制模块分别获取所述第一压控振荡器在所述高压控制电压下工作的高压频率，以及所述第一压控振荡器在所述低压控制电压下工作的低压频率，并根据所述高压控制电压、高压频率、低压控制电压以及低压频率计算第一压控振荡器的压控系数；还根据所述压控系数调整所述电荷汞电流管理模块向所述滤波器输入的电荷汞电流，以保持所述滤波器的电荷汞电流与所述第一压控振荡器的压控系数的乘积稳定；

根据所述高压控制电压、高压频率、低压控制电压以及低压频率计算第一压控振荡器的压控系数包括根据公式

KO＝(fh-fl)/(VCH-VCL)，

获得所述第一压控振荡器的压控系数，其中，KO为第一压控振荡器的压控系数，VCH为所述高压控制电压，VCL为所述低压控制电压，fh为所述高压工作频率，fl为所述低压工作频率。

6.如权利要求5所述的带宽校准系统，其特征在于，所述带宽校准系统还包括第二压控振荡器，用于在高压输入模块和低压输入模块向所述第一压控振荡器输入电压时，代替所述第一压控振荡器处理所述锁相环电路中的电路信号。

7.一种电子设备，所述电子设备包括锁相环电路，所述锁相环电路包括鉴相器、滤波器以及第一压控振荡器，其特征在于，所述电子设备还包括如权利要求5-6中任意一项所述的带宽校准系统。

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