频率锁定系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种频率锁定系统，用于在无晶振CDR电路中锁定时钟频率，其中，基准数据信息输入至第一低通滤波器的输入端，第一低通滤波器的输出端与第一摆幅检测器的输入端连接，第一摆幅检测器的输出端与比较器的正向输入端连接，比较器的输出端与电荷泵的输入端连接，电荷泵的输出端与电容的一端连接，电容的另一端接地，且电容的一端还与压控振荡器的输入端连接，压控振荡器的输出端与码型转换产生器的输入端连接，码型转换产生器的输出端与第二低通滤波器的输入端连接，第二低通滤波器的输出端与第二摆幅检测器的输入端连接，第二摆幅检测器的输出端与比较器的反向输入端连接。本实用新型的频率锁定系统频率锁定范围大，无倍频点。
【专利说明】频率锁定系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体集成电路领域，更具体地涉及一种频率锁定系统【背景技术】
[0002]传统数字频率锁定系统，其锁定方式通常为:使用两相正交时钟沿将单位数据宽度划分出4个子区间，使用数据沿采样2相正交时钟沿，得到数据沿落在某个特定子区间的信息，并将该次采样信息记录，与前次采样信息相比较，如果数据沿所处的子区间发生了连续变化，鉴别出频差信息。该实现方式主要有以下不足:1数据沿采样时钟，高速数据时采样器的时序紧张；2正交时钟沿将单位数据宽度划分出4个子区间，鉴频要求子区间连续变化，因此初始频率与参考频率误差绝对值必须小25%，频率入锁定范围小；3沿锁定判决方式容易导致倍频点锁定。
[0003]因此，有必要提供一种改进的频率锁定系统来克服上述缺陷。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种频率锁定系统，本实用新型的频率锁定系统频率锁定范围大，无倍频点。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供一种频率锁定系统，用于在无晶振CDR电路中锁定时钟频率，其中，包括第一低通滤波器、第一摆幅检测器、第二低通滤波器、第二摆幅检测器、比较器、电荷泵、压控振荡器、码型转换产生器及电容；基准数据信息输入至第一低通滤波器的输入端，第一低通滤波器的输出端与第一摆幅检测器的输入端连接，第一摆幅检测器的输出端与所述比较器的正向输入端连接，所述比较器的输出端与所述电荷泵的输入端连接，所述电荷泵的输出端与电容的一端连接，所述电容的另一端接地，且所述电容的一端还与所述压控振荡器的输入端连接，所述压控振荡器的输出端与所述码型转换产生器的输入端连接，所述码型转换产生器的输出端与第二低通滤波器的输入端连接，第二低通滤波器的输出端与第二摆幅检测器的输入端连接，第二摆幅检测器的输出端与所述比较器的反向输入端连接；所述第一摆幅检测器检测经所述第一低通滤波器滤波后的基准数据信息的幅度，并将检测结果输入至所述比较器的正向输入端；所述码型转换产生器将所述压控振荡器产生的时钟信息转换成与基准数据信息对应的码型并输入至第二低通滤波器，所述第二摆幅检测器检测经所述第二低通滤波器滤波后的时钟信息的幅度，并将检测结果输入至所述比较器的反向输入端；所述比较器比较两输入信息的幅度值，且所述比较器的比较结果控制所述电荷泵对所述电容的充放电，所述压控振荡器根据所述电容两端电压值的大小调节其输出时钟信息的频率。
[0006]较佳地，所述频率锁定系统还包括修调算法电路，所述修调算法电路的输入端与所述电容的一端连接，其输出端与所述压控振荡器的控制端连接，以调节压控振荡器输出时钟信息的频率范围，且所述修调算法电路具有N个档位其中N为大于或等于I的自然数；当所述修调算法电路检测到所述电容充电至其两端电压达最高值或放电至其两端电压达最低值时，所述修调算法电路相应切换档位，以调节所述压控振荡器输出时钟的频率范围。
[0007]较佳地，当所述修调算法电路检测到所述电容充电至其两端电压达最高时，所述修调算法电路在当前档位上加I档，当所述修调算法电路检测到所述电容放电至其两端电压达最低时，所述修调算法电路在当前档位上减I档。
[0008]较佳地，所述频率锁定系统还包括第一开关与第二开关，所述第一开关的一端与外部电源连接，其另一端与所述电容的一端连接，所述第二开关一端接地，另一端与所述电容的一端连接，且所述第一开关与第二开关的控制端均与所述修调算法电路连接；当所述修调算法电路加档时，所述第一开关断开，第二开关闭合；当所述修调算法电路减档时，所述第一开关闭合，第二开关断开。
[0009]较佳地，所述频率锁定系统还包括频率检测电路，所述频率检测电路的一输入端与所述修调算法电路的输出端连接，另一输入端与所述电容的一端连接，其输出端与所述电荷泵的控制端连接，所述频率检测电路检测到所述修调算法电路的档位停止变化且所述电容两端电压停止变化时，所述频率检测电路关闭所述电荷泵。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的频率锁定系统，由于所述比较器比较两输入信息的幅度值，且比较结果控制所述电荷泵对所述电容的充放电，所述压控振荡器根据所述电容两端电压值的大小调节其输出时钟信息的频率；从而通过对比两信息的幅度而相应调节压控振荡器输出时钟信息的频率，使得所述时钟信息的频率与基准数据信息的频率相同，实现对频率的锁定，且频率锁定范围大，无倍频点。
[0011]通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型频率锁定系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0013]现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本实用新型提供了一种频率锁定系统，本实用新型的频率锁定系统频率锁定范围大，无倍频点
[0014]请参考图1，本实用新型的频率锁定系统用于在无晶振CDR电路中锁定时钟频率。本实用新型的频率锁定系统包括第一低通滤波器、第一摆幅检测器、第二低通滤波器、第二摆幅检测器、比较器、电荷泵、压控振荡器、码型转换产生器及电容C。基准数据信息dataO输入至第一低通滤波器的输入端，所述第一低通滤波器对输入的基准数据信息dataO进行滤波，并输出滤波后的基准数据信息datal ;所述第一低通滤波器的输出端与第一摆幅检测器的输入端连接，以将所述基准数据信息datal输入至所述第一摆幅检测器，所述第一摆幅检测器检测基准数据信息datal的幅度，并输出检测获得的幅度信息swl。且第一摆幅检测器的输出端与所述比较器的正向输入端连接，以将所述幅度信息swl输入至所述比较器的正向输入端。所述压控振荡器的输出端与所述码型转换产生器的输入端连接，所述压控振荡器产生时钟信息elk并输入至所述码型转换产生器；众所周知地，通常数据信息与时钟信息的码型是不同的(其中信息是固定的周期性翻转沿，而数据信息是非固定的周期性翻转沿)，使得不能直接对比两不同码型信息的频率；从而，本实用新型的码型转换产生器，将所述时钟信息elk转换成与基准数据信息dataO对应的码型后输出信息dataO’，即基准数据信息dataO与时钟信息dataO’具有相同的码型。所述码型转换产生器的输出端与第二低通滤波器的输入端连接，以将所述时钟信息dataO’输入至第二低通滤波器，所述第二低通滤波器对输入的时钟信息dataO’进行滤波，并输出滤波后的时钟信息datal’。所述第二低通滤波器的输出端与第二摆幅检测器的输入端连接，以将所述时钟信息datal’输入至所述第二摆幅检测器，所述第二摆幅检测器检测时钟信息datal’的幅度，并输出检测获得的幅度信息sw2。且第二摆幅检测器的输出端与所述比较器的反向输入端连接，以将所述幅度信息sw2输入至所述比较器的反向输入端。所述比较器的输出端与所述电荷泵的输入端连接，所述比较器比较幅度信息swl与sw2的幅度值，并将比较获得的结果out输入所述电荷泵的输入端。所述电荷泵的输出端与电容c的一端连接，所述电容c的另一端接地；从而所述比较器的输出结果out控制所述电荷泵对所述电容c充电或放电；具体地，当SW1>SW2时，所述比较器的输出结果out=l，此时所述电荷泵控制所述电容c放电，使得所述电容C两端的电压值vl减小，当swl〈sw2时,所述比较器的输出结果OUt=O,此时所述电荷泵给所述电容c充电，使得所述电容c两端的电压vl增加，当SW1=SW2时，整个系统达到一个动态平衡，此时所述电荷泵控制所述电容c在充/放电之间切换。所述电容c的一端还与所述压控振荡器的输入端连接，也即所述电容c两端的电压vl为所述压控振荡器的输入电压，从而所述压控振荡器根据所述电容c两端电压vl的变化而对应调节其输出时钟信息elk的频率大小；具体地，当电压vl增加时，所述压控振荡器输出的时钟信息elk的频率增力口，相应地，当电压vl减小时，所述压控振荡器输出的时钟信息elk的频率减小；频率增加或减小的幅度可根据实际使用需要而设定，在此不再细述。众所周知地，同一个信号的幅度与频率是呈反比的，即在本实用新型中，基准数据信息dataO的幅度swl与其频率(用fl表示)呈反比，时钟信息elk的幅度sw2与其频率(用f2表示)呈反比；如上所述，当swl〈sw2(fl>f2)时，所述电容c充电，电压vl上升使得所述压控振荡器输出的时钟信息elk的频率增加，如此重复几次，最终使得swl=sw2 (fl=f2);而当swl>sw2 (f l〈f2)时,所述电容c放电，电压vl下降使得所述压控振荡器输出的时钟信息elk的频率减小，如此重复几次，最终使得swl=sw2 (fl=f2)0从而通过本实用新型的频率锁定系统可以调节所述时钟信息elk的频率，使之与基准数据信算dataO的频率相同，实现对频率的锁定，且频率锁定范围大，无倍频点。
[0015]作为本实用新型的优选实施方式，所述频率锁定系统还包括修调算法电路，所述修调算法电路的输入端与所述电容c的一端连接，其输出端与所述压控振荡器的控制端连接，从而所述修调算法电路根据所述电容c两端的电压vl的大小而控制调节所述压控振荡器输出时钟信息elk的频率范围；其中，所述修调算法电路具有N个档位用以调节压控振荡器输出时钟信息elk的频率范围，且N为大于或等于I的自然数，其中，N的取值及每一档位的频率范围可根据不同的需要具体设置。具体地，当所述修调算法电路检测到所述电容c充电而使电压vl的值达到最高(也即所述压控振荡器输出的时钟信息elk的频率在当前档位下已达到最高值)时，此时所述时钟信息elk的频率不能再增加，从而通过所述修调算法电路在当前基准上向上调一档，以调高并改变所述压控振荡器能输出时钟信息elk的时钟范围；例如，压控振荡器当前可输出时钟信息elk的频率范围为20MHz-40MHz，当所述电容c充电而使电压vl的值达到最高时，即输出时钟信息elk的频率为40MHz时，所述修调算法电路在当前档位上向上调高一档，使得所述压控振荡器输出的时钟信息elk的频率范围变为40MHz-60MHz。相应地，当所述修调算法电路检测到所述电容c放电而使电压vl的值至最低(也即所述压控振荡器输出的时钟信息elk的频率在当前档位下已达到最低值)时，此时所述时钟信息elk的频率不能再降低，从而通过所述修调算法电路在当前基准上向下调一档，以降低并改变所述压控振荡器能输出时钟信息elk的时钟范围。从而通过所述修调算法电路的档位切换，使得所述压控振荡器最终输出的时钟信息elk的频率与基准数据信息dataO的频率相同，以实现对频率的锁定。进一步的，在本实用新型的优选实施例中，所述频率锁定系统包括第一开关kl与第二开关k2，所述第一开关kl的一端与外部电源VDD连接，其另一端与所述电容Cl的一端连接，所述第二开关k2 —端接地，另一端与所述电容Cl的一端连接，且所述第一开关kl与第二开关k2的控制端均与所述修调算法电路连接。当所述修调算法电路加档时，所述修调算法电路控制所述第一开关kl断开、第二开关k2闭合，从而此时所述电容Cl通过所述第二开关k2放电，使得所述电容c两端的电压vl复位至充电之前的电压值；相应地，当所述修调算法电路减档时，所述第一开关kl闭合，第二开关k2断开，使得所述电容c两端的电压vl复位至放电之前的电压值。从而通过所述第一开关kl与第二开关k2使得当所述修调算法电路进行档位切换时(也即所述压控振荡器输出时钟信息elk的频率范围发生改变时)，所述第一开关kl与第二开关k2使得所述电容c两端的电压vl复位至初始值，从而使得所述时钟信息elk的频率随所述电压vl的变化而变化。从而本实用新型的频率锁定系统，通过所述修调算法电路多档位的的配合，可连续调节压控振荡器输出时钟信息elk的频率范围，扩大了频率锁定的范围。
[0016]另外，作为本实用新型的优选实施方式，进一步地，所述频率锁定系统还包括频率检测电路，所述频率检测电路的一输入端与所述修调算法电路的输出端连接，另一输入端与所述电容c的一端连接，其输出端与所述电荷泵的控制端连接；从而所述频率检测电路检测所述电容c两端电压vl与修调算法电路档位的变化，具体地，当所述频率检测电路检测到所述修调算法电路的档位停止变化且所述电压vl停止变化时，此时说明在所述修调算法电路的当前档位下(也即所述压控振荡器输出时钟频率的当前范围内)，已找到与所述基准数据信息dataO频率相同的时钟信息elk ;此时，所述频率检测电路关闭所述电荷泵，使得所述电容c两端的电压vl不再变化，从而所述压控振荡器输出的时钟信息elk的频率不再变化，以保持与所述基准数据信息dataO的频率相同，实现对频率的锁定。
[0017]以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。
【权利要求】
1.一种频率锁定系统，用于在无晶振CDR电路中锁定时钟频率，其特征在于，包括第一低通滤波器、第一摆幅检测器、第二低通滤波器、第二摆幅检测器、比较器、电荷泵、压控振荡器、码型转换产生器及电容；基准数据信息输入至第一低通滤波器的输入端，第一低通滤波器的输出端与第一摆幅检测器的输入端连接，第一摆幅检测器的输出端与所述比较器的正向输入端连接，所述比较器的输出端与所述电荷泵的输入端连接，所述电荷泵的输出端与电容的一端连接，所述电容的另一端接地，且所述电容的一端还与所述压控振荡器的输入端连接，所述压控振荡器的输出端与所述码型转换产生器的输入端连接，所述码型转换产生器的输出端与第二低通滤波器的输入端连接，第二低通滤波器的输出端与第二摆幅检测器的输入端连接，第二摆幅检测器的输出端与所述比较器的反向输入端连接；所述第一摆幅检测器检测经所述第一低通滤波器滤波后的基准数据信息的幅度，并将检测结果输入至所述比较器的正向输入端；所述码型转换产生器将所述压控振荡器产生的时钟信息转换成与基准数据信息对应的码型并输入至第二低通滤波器，所述第二摆幅检测器检测经所述第二低通滤波器滤波后的时钟信息的幅度，并将检测结果输入至所述比较器的反向输入端；所述比较器比较两输入信息的幅度值，且所述比较器的比较结果控制所述电荷泵对所述电容的充放电，所述压控振荡器根据所述电容两端电压值的大小调节其输出时钟信息的频率。
2.如权利要求1所述的频率锁定系统，其特征在于，还包括修调算法电路，所述修调算法电路的输入端与所述电容的一端连接，其输出端与所述压控振荡器的控制端连接，以调节压控振荡器输出时钟信息的频率范围，且所述修调算法电路具有N个档位其中N为大于或等于I的自然数；当所述修调算法电路检测到所述电容充电至其两端电压达最高值或放电至其两端电压达最低值时，所述修调算法电路相应切换档位，以调节所述压控振荡器输出时钟的频率范围。
3.如权利要求2所述的频率锁定系统，其特征在于，当所述修调算法电路检测到所述电容充电至其两端电压达最高时，所述修调算法电路在当前档位上加I档，当所述修调算法电路检测到所述电容放电至其两端电压达最低时，所述修调算法电路在当前档位上减I档。
4.如权利要求3所述的频率锁定系统，其特征在于，还包括第一开关与第二开关，所述第一开关的一端与外部电源连接，其另一端与所述电容的一端连接，所述第二开关一端接地，另一端与所述电容的一端连接，且所述第一开关与第二开关的控制端均与所述修调算法电路连接；当所述修调算法电路加档时，所述第一开关断开，第二开关闭合；当所述修调算法电路减档时，所述第一开关闭合，第二开关断开。
5.如权利要求2所述的频率锁定系统，其特征在于，还包括频率检测电路，所述频率检测电路的一输入端与所述修调算法电路的输出端连接，另一输入端与所述电容的一端连接，其输出端与所述电荷泵的控制端连接，所述频率检测电路检测到所述修调算法电路的档位停止变化且所述电容两端电压停止变化时，所述频率检测电路关闭所述电荷泵。
【文档编号】H03L7/085GK203813763SQ201420191962
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】张子澈 申请人:四川和芯微电子股份有限公司