一种应用于VCO的自动频率校准电路.doc

一种应用于VCO的自动频率校准电路 技术领域本发明涉及一种频率校准电路（AFC），特别涉及一种应用于VCO的自动频率校准电路。背景技术在宽带VCO中普遍使用开关电容阵列的方式来实现宽的频率覆盖，不同的频段对应于不同的电容阵列开关，因此有必要根据VCO输出频率的需要来自动选择相应的电容阵列开关，也就是自动频率校准。目前，普遍采用的是闭环自动频率校准电路，它的工作方式是在锁相环闭环工作的前提下来完成的，每一次判断之前锁相环需重新锁定一次，所以这种频率校准方式将耗费很长时间来完成一次频率校准，这将对锁相环的锁定时间产生很大影响。本发明提及一种自动频率校准电路，是在锁相环开环工作下完成的，它将大大节省频率校准的时间。发明内容本发明的目的是实现一种能够适用于VCO的自动频率校准电路。为了实现本发明的发明目的，通过采用如下技术方案来实现：一种适用于VCO的自动频率校准电路，包括模拟部分的M分频器（1/M），以及数字部分的计数器，乘法器（M），比较器，编码器和二分频器（1/2）。其中M分频器对VCO的输出FVCO进行M分频，然后计数器在REF/2的高电平时间内对M分频信号的上升沿进行计数，在REF/2的下降沿来临后，计数完成，计数器不再计数且保持输出；同时乘法器，比较器以及编码器开始工作，乘法器对计数器的输出进行乘M操作，然后通过比较器对乘法器的输出和频道设置值N进行比较，再将比较器的比较结果输入给编码器来得到编码器的输出C,同时C反馈给VCO，来选择VCO的开关电容阵列，进而改变VCO的输出FVCO；通过这样一种反馈机制最终得到稳定的自动频率校准输出C,完成自动频率校准过程。所述M分频器有一个输入，其与VCO的输出FVCO相连。所述计数器有三个输入A1，EN1和RST,其中输入A1与M分频器的输出相连，输入EN1和RST与二分频器的输出相连。所述乘法器有两个输入A2和EN2，其中输入A2与计数器的输出相连，输入EN2与二分频器的输出相连。所述比较器有三个输入A3，EN3和B，其中输入A3与乘法器的输出相连，输入EN3与二分频器的输出相连，输入B是外部输入。所述编码器有两个输入A4和EN4，其中输入A4与比较器的输出相连，输入EN4与二分频器的输出相连；编码器的输出C为自动频率校准电路的最终输出，其与VCO模块的开关电容阵列控制端相连。所述二分频器有一个输入，其与外部的输入信号REF相连。本发明的有益效果在于：克服了由于工艺、电源电压和温度等影响而造成的手动校准频率的变化，防止了这种原因造成的VCO频率变化对整个锁相环电路的影响；同时，又克服了闭环自动频率校准电路较长的校准时间对整个锁相环电路锁定时间的影响。 附图说明图1是本发明VCO的自动频率校准电路应用于锁相环的结构图；图2是本发明VCO的自动频率校准电路应用于VCO的结构图；图3是本发明VCO的自动频率校准电路的工作流程图。具体实施方式如图1所示，是本发明应用于VCO的自动频率校准电路应用于锁相环的结构示意图。REF信号与VCO信号Fvco经过N分频器分频后的信号通过鉴频鉴相器进行频率和相位的鉴别，产生输出以控制电荷泵对滤波器进行充放电，得到的电压输入给VCO来得到输出信号Fvco，而Fvco又反馈给N分频器进行N分频，由此形成了一个闭合的环路，这个环路最终稳定时，Fvco的频率fFvco=N* fREF。VCO的输出频率由电容阵列开关控制位C和滤波器的输出电压同时决定：开关电容阵列决定VCO的输出频段；滤波器的输出电压决定VCO的最终输出频率，这个频率位于开关电容阵列所决定的频段内。在整个AFC过程中，滤波器的输出电压不受电荷泵的控制，也即锁相环路是断开的，滤波器的输出电压为一个固定值，这个值为电源电压的一半，这样输出的频率处于所选择频段的中间；当AFC完成后，滤波器的输出开始受电荷泵的控制，此时锁相环路闭合，滤波器的输出电压将随着电荷泵的充放电而发生改变。如图2所示，是本发明VCO的自动频率校准电路应用于VCO的结构示意图，方框内为本发明VCO的自动频率校准电路的结构示意图。其包括模拟部分的M分频器，数字部分的计数器，乘法器，比较器，编码器以及二分频器。所述M分频器有一个输入，其与VCO的输出FVCO相连。所述计数器有三个输入A1，EN1和RST,其中输入A1与M分频器的输出相连，输入EN1和RST与二分频器的输出相连。所述乘法器有两个输入A2和EN2，其中输入A2与计数器的输出相连，输入EN2与二分频器的输出相连。所述比较器有三个输入A3，EN3和B，其中输入A3与乘法器的输出相连，输入EN3与二分频器的输出相连，输入B是外部输入。所述编码器有两个输入A4和EN4，其中输入A4与比较器的输出相连，输入EN4与二分频器的输出相连；编码器的输出C为自动频率校准电路的最终输出，其与VCO模块的开关电容阵列控制端相连。所述二分频器有一个输入，其与外部的输入信号REF相连。如图3所示，是本发明VCO的自动频率校准电路的工作流程示意图。具体的工作情况如下，在AFC开始工作时，C处于中间值1000，VCO生成输出频率FVCO,然后通过模拟部分的M分频器对VCO的输出频率FVCO进行M分频，之所以进行M分频，是因为VCO的输出频率一般都很高，需要对其分频以后才能被后续的数字模块来实现。在REF/2为高电平期间，计数器开始对分频后信号的上升沿进行计数，也就是在一个REF周期TREF时间内对FVCO/M的周期进行计数，计数完成后，这个计数结果输出给乘法器；在REF/2为低电平期间，后续的乘法器，比较器，编码器开始工作：首先，乘法器，对计数器的输出结果进行M操作，这时乘法器的输出相当于在TREF时间内对FVCO的周期进行计数得到的结果，这个结果被输出给比较器的输入A3,所以A3=TREF/TFVCO=fFvco/fREF，也即fFvco=A3*fREF;然后比较器将输入A3与输入B相比较，输入B=频道设置值N,这个比较结果有三种情况：即|A3-B|N1,B-A3N1，其中N1为预先设置的比较器参考值。第一种情况|A3-B|N1时，表明现在的VCO工作频率fFvco与需要的VCO输出频率B*fREF已经很接近，此时的开关电容控制字C是合适的，因此这个值将保持不变，自动频率校准完成；第二种情况A3-BN1时,表明现在的VCO工作频率fFvco比需要的VCO输出频率B*fREF高很多，需要将其频率往下降，所以编码器将AFC的输出C往上加一位，此输出将输入给VCO调整VCO的开关电容阵列，使得更多的电容加入VCO的调谐网络，以降低VCO的输出频率，经过循环判断，最终在某个C值下，|A3-B|N1时,表明现在的VCO工作频率fFvco比需要的VCO输出频率B*Fref小很多，需要将其频率往上调，所以编码器将AFC的输出C往下减一位，此输出将输入给VCO调整VCO的开关电容阵列，使得更少的电容加入VCO的调谐网络，以提高VCO的输出频率，经过循环判断，最终在某个C值下，|A3-B|N1，此时进入上述第一种情况，自动频率校准完成。说明书附图图1 图2图3 摘要本发明公开了一种应用于VCO的自动频率校准电路，包括模拟部分的M分频器，以及数字部分的计数器，乘法器，比较器，编码器和二分频器。其中M分频器对输入的FVCO信号进行M分频，分频后的信号输入给计数器，计数器在REF信号周期TREF时间内对分频后信号的上升沿进行计数，这个计数的结果通过乘法器进行乘M操作后输入给比较器，然后比较器将这个值与外部输入的频道设置值N进行比较，再将比较的结果输出给编码器，编码器根据这个结果来调整VCO开关电容阵列的控制信号，进而去调整VCO输出信号的频率，这样就形成了一个反馈，实现对VCO频率的自动校准。其优点在于：克服了由于工艺、电源电压和温度等影响而造成的手动校准频率的变化，防止了这种原因造成的VCO频率变化对整个锁相环电路的影响。 权利要求书1、一种应用于VCO的频率校准电路，其特征在与：包括模拟部分的M分频器，以及数字部分的计数器，乘法器，比较器，编码器以及二分频器。其中M分频器对输入的FVCO信号进行M分频，分频后的信号输入给计数器，计数器在二分频器输出信号的高电平时间内对分频后信号的上升沿进行计数，这个计数的结果通过乘法器进行乘M操作后输入给比较器，然后比较器将这个值与外部输入的频道设置值N进行比较，再将比较的结果输出给编码器，编码器根据这个结果来调整VCO开关电容阵列的控制信号，进而去调整VCO输出信号的频率，这样就形成了一个反馈，实现对VCO频率的自动校准。2、如权利要求1所述的应用于VCO的频率校准电路，其特征在于：所述M分频器有一个输入，其与VCO的输出FVCO相连。3、如权利要求1所述的应用于VCO的频率校准电路，其特征在于：所述计数器有三个输入A1，EN1和RST,其中输入A1与M分频器的输出相连，输入EN1和RST与二分频器的输出相连。4、如权利要求1所述的应用于VCO的频率校准电路，其特征在于：所述乘法器有两个输入A2和EN2，其中输入A2与计数器的输出相连，输入EN2与二分频器的输出相连。5、如权利要求1所述的应用于VCO的频率校准电路，其特征在于：所述比较器有三个输入A3，EN3和B，其中输入A3与乘法器的输出相连，输入E