一種具備自適應(yīng)加速鎖定結(jié)構(gòu)的電荷泵鎖相環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電荷栗鎖相環(huán)實現(xiàn)方法，尤其涉及一種具備自適應(yīng)加速鎖定結(jié)構(gòu)的電荷栗鎖相環(huán)，屬于半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高速串行接口是越來越多的集成電路需要具備的接口，在高速串行接口中需要有高精度的鎖相環(huán)用來作數(shù)據(jù)發(fā)送/接受的基準時鐘，高速串行接口采用的鎖相環(huán)多數(shù)是整數(shù)分頻的電荷栗鎖相環(huán)，傳統(tǒng)的電荷栗鎖相環(huán)在鎖定過程中，通過鑒頻鑒相器分辨出輸入時鐘信號與鎖相環(huán)輸出時鐘的相差控制電荷栗工作，電荷栗產(chǎn)生對應(yīng)控制電壓，控制壓控振蕩模塊由低頻向高頻振蕩，鎖定時間長，且一旦發(fā)生失鎖，整個鎖相環(huán)重新進入穩(wěn)定狀態(tài)還是需要重復(fù)相同的步驟，采用外部干預(yù)的方式需要額外的檢測控制結(jié)構(gòu)控制鎖相環(huán)的工作，在不同的狀態(tài)切換時會不可避免地帶來額外抖動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的不足提供了一種具備自適應(yīng)加速鎖定結(jié)構(gòu)的電荷栗鎖相環(huán)。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案
一種具備自適應(yīng)加速鎖定結(jié)構(gòu)的電荷栗鎖相環(huán)，包括鑒頻鑒相模塊、電荷栗模塊、環(huán)路濾波模塊、壓控振蕩模塊、輸入時鐘模塊、輸出時鐘模塊、分頻模塊和自適應(yīng)加速鎖定模塊；所述分頻模塊和輸入時鐘模塊的輸出端分別連接鑒頻鑒相模塊和自適應(yīng)加速鎖定模塊的輸入端，所述鑒頻鑒相模塊的輸出端連接電荷栗模塊的輸入端，所述電荷栗模塊的輸出端連接環(huán)路濾波模塊的輸入端;所述壓控振蕩模塊的輸入端同時連接環(huán)路濾波模塊和自適應(yīng)加速鎖定模塊的輸出端，所述壓控振蕩模塊的輸出端分別連接分頻模塊和輸出時鐘模塊的輸入端;所述自適應(yīng)加速鎖定模塊同時連接鑒頻鑒相模塊和電荷栗模塊。
[0005]作為本發(fā)明一種具備自適應(yīng)加速鎖定結(jié)構(gòu)的電荷栗鎖相環(huán)的進一步優(yōu)選方案，所述自適應(yīng)加速鎖定模塊包含頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊、電阻網(wǎng)絡(luò)、電壓比較器、自適應(yīng)電荷調(diào)整器，所述頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊包含第一頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊和第二頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述第一頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊連接分頻器模塊，所述第二頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊連接輸入時鐘模塊，所述第一頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊和第二頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別連接電壓比較器的輸入端;第二頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端還通過電阻網(wǎng)絡(luò)連接自適應(yīng)電荷調(diào)整器的輸入端。
[0006]作為本發(fā)明一種具備自適應(yīng)加速鎖定結(jié)構(gòu)的電荷栗鎖相環(huán)的進一步優(yōu)選方案，所述自適應(yīng)電荷調(diào)整器包含壓控電流源、開關(guān)電容、偏置產(chǎn)生模塊、通道開關(guān)，所述偏置產(chǎn)生模塊連接壓控電流源，所述壓控電流源同時連接通道開關(guān)及偏置產(chǎn)生模塊，所述開關(guān)電容連接壓控電流源。
[0007]作為本發(fā)明一種具備自適應(yīng)加速鎖定結(jié)構(gòu)的電荷栗鎖相環(huán)的進一步優(yōu)選方案，所述頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊包含依次連接的鑒頻器、開關(guān)電容和電流源，所述鑒頻器用于將輸入信號的頻率特征轉(zhuǎn)換為開關(guān)的控制信號，通過控制開關(guān)電容的充電放電將頻率信號轉(zhuǎn)化為電壓的幅度信號。
[0008]作為本發(fā)明一種具備自適應(yīng)加速鎖定結(jié)構(gòu)的電荷栗鎖相環(huán)的進一步優(yōu)選方案，所述鑒頻器包含第一 D觸發(fā)器和第二 D觸發(fā)器，所述開關(guān)電容包含第一開關(guān)電容和第二開關(guān)電容，所述第一 D觸發(fā)器的輸入端連接待測頻率，所述第一 D觸發(fā)器的輸出端連接第一開關(guān)電容的開關(guān)，第二 D觸發(fā)器的輸入連接參考時鐘，第二 D觸發(fā)器的輸出端連接第二開關(guān)電容；所述第一開關(guān)電容的第一級開關(guān)連接電源電壓及第一級電容;所述第二開關(guān)電容的第二級開關(guān)分別連接第一開關(guān)電容的第一級電容、第二級電容及恒流源，所述第三開關(guān)電容的第三級開關(guān)分別連接第二級電容及第三級電容，該開關(guān)同時受第一級電容上電壓及第二級電容上電壓。
[0009]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明通過自適應(yīng)的快速鎖定結(jié)構(gòu)，使得高速鎖相環(huán)能夠快速完成鎖定，該結(jié)構(gòu)在鎖相環(huán)頻率遠低于目標頻率時會自動啟動，無須外界干預(yù)，在鎖相環(huán)頻率接近目標頻率時會自動關(guān)閉，避免了額外抖動注入；
2、本發(fā)明通過在結(jié)構(gòu)中引入自適應(yīng)加速鎖定模塊，降低鎖相環(huán)的鎖定時間消耗；自適應(yīng)的結(jié)構(gòu)使得一旦因頻率偏差過大發(fā)生失鎖，可以自動啟動，同時當鎖相環(huán)重新趨向穩(wěn)定時，模塊可以自行關(guān)閉，無需外部干預(yù)；
3、本發(fā)明在輸入時鐘頻率與振蕩器相差較大時，由自適應(yīng)加速鎖定模塊控制振蕩器由高頻向低頻振蕩；當頻率接近時，自適應(yīng)加速鎖定模塊關(guān)閉，由鎖相環(huán)的鑒頻鑒相模塊及電荷栗控制振蕩器工作。
[0010]4、本發(fā)明在通過自適應(yīng)單元逼近目標頻率時，由于電壓控制信號直接作用于壓控振蕩器，因此逼近速度更快；當頻率接近后，通過環(huán)路濾波器平滑過的電壓信號控制振蕩最終到達目標頻率，并維持線性，避免抖動。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明自適應(yīng)加速鎖定模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明自適應(yīng)電荷調(diào)整器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明:
如圖1所示，一種具備自適應(yīng)加速鎖定結(jié)構(gòu)的電荷栗鎖相環(huán)，包括鑒頻鑒相模塊、電荷栗模塊、環(huán)路濾波模塊、壓控振蕩模塊、輸入時鐘模塊、輸出時鐘模塊、分頻模塊和自適應(yīng)加速鎖定模塊;所述分頻模塊和輸入時鐘模塊的輸出端分別連接鑒頻鑒相模塊和自適應(yīng)加速鎖定模塊的輸入端，所述鑒頻鑒相模塊的輸出端連接電荷栗模塊的輸入端，所述電荷栗模塊的輸出端連接環(huán)路濾波模塊的輸入端;所述壓控振蕩模塊的輸入端同時連接環(huán)路濾波模塊和自適應(yīng)加速鎖定模塊的輸出端，所述壓控振蕩模塊的輸出端分別連接分頻模塊和輸出時鐘模塊的輸入端;所述自適應(yīng)加速鎖定模塊同時連接鑒頻鑒相模塊和電荷栗模塊。
[0013]該結(jié)構(gòu)中包含兩個環(huán)路，環(huán)路I為鑒頻鑒相模塊、電荷栗模塊、環(huán)路濾波模塊、壓控振蕩模塊、分頻模塊組成，在鎖相環(huán)穩(wěn)定后的工作狀態(tài)由環(huán)路I維持;環(huán)路2為自適應(yīng)加速鎖定模塊、壓控振蕩模塊、分頻模塊組成，在鎖相環(huán)的振蕩頻率遠低于目標頻率時，由環(huán)路2控制鎖相環(huán)的工作狀態(tài)。例如:收到復(fù)位信號后，整個結(jié)構(gòu)被置于初始狀態(tài)，自適應(yīng)加速鎖定模塊會關(guān)閉鑒頻鑒相模塊及電荷栗模塊，同時將壓控振蕩器的控制電壓設(shè)置為電源電壓，令壓控振蕩器模塊由高頻開始振蕩，隨著壓控振蕩器的經(jīng)過分頻模塊分頻后的時鐘頻率接近輸入時鐘頻率，自適應(yīng)加速鎖定模塊會開啟鑒頻鑒相模塊及電荷栗模塊，并放棄對壓控振蕩器的工作控制，由鑒頻鑒相模塊及電荷栗模塊產(chǎn)生的控制電壓控制，通過無源低通濾波器組成LoopFl itter后控制壓控振蕩器工作;一旦鎖相環(huán)的振蕩頻率遠低于目標頻率，且該狀態(tài)持續(xù)時間達到/超過自適應(yīng)加速鎖定模塊的偵測時間窗口(即頻率電壓轉(zhuǎn)化模塊所需的分辨周期數(shù))后，自適應(yīng)加速鎖定模塊會再次關(guān)閉鑒頻鑒相、電荷栗模塊，由其自身、壓控振蕩模塊、分頻模塊構(gòu)成的環(huán)路2快速令振蕩頻率逼近目標頻率。
[0014]如圖2所示，所述自適應(yīng)加速鎖定模塊包含頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊、電阻網(wǎng)絡(luò)、電壓比較器、自適應(yīng)電荷調(diào)整器，所述頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊包含第一頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊和第二頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述第一頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊連接分頻模塊，所述第二頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊連接輸入時鐘模塊，所述第一頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊和第二頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別連接電壓比較器的輸入端;第二頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端還通過電阻網(wǎng)絡(luò)連接自適應(yīng)電荷調(diào)整器的輸入端。
[0015]自適應(yīng)加速鎖定模塊的架構(gòu)如圖2所示，包括頻率電壓轉(zhuǎn)換器I及頻率電壓轉(zhuǎn)換器2，這里頻率電壓轉(zhuǎn)換器I即上述第一頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述頻率電壓轉(zhuǎn)換器2即上述第二頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊，還包含電壓比較器、自適應(yīng)電荷調(diào)整器、電阻網(wǎng)絡(luò)、頻率電壓轉(zhuǎn)換器I將經(jīng)過分頻模塊分頻的時鐘頻率轉(zhuǎn)化成電壓幅度，頻率電壓轉(zhuǎn)換器2將輸入的參考時鐘頻率轉(zhuǎn)化成電壓