專利名稱：鑒頻鑒相器及鑒頻鑒相器的工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，特別涉及應(yīng)用于電荷泵鎖定環(huán)中的鑒頻鑒相器。
背景技術(shù)：
作為集成電路中的通用模塊，鎖相環(huán)正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。在收發(fā)機(jī)系統(tǒng) 中，鎖相環(huán)可以用來產(chǎn)生本振信號，實(shí)現(xiàn)信號的調(diào)制和解調(diào)。在模擬電路中，鎖相環(huán)可以用 來產(chǎn)生一個高精度的時鐘，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AnalogDigital Converter，簡稱“ADC”)等元 件的輸入。為了使鎖相環(huán)輸出一個精確的頻率，環(huán)路必須達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。那么從鎖相環(huán)系統(tǒng) 開啟，到最終達(dá)到穩(wěn)定，就需要一定的啟動時間。另外在收發(fā)機(jī)系統(tǒng)里，在對信號進(jìn)行調(diào)制 和解調(diào)的過程中，通常需要通過改變本振信號的頻率來實(shí)現(xiàn)信道的切換；這就需要鎖相環(huán) 的輸出頻率發(fā)生變化。鎖相環(huán)從原先的頻率切換到新的頻率，也需要一定的信道切換時間。 鎖相環(huán)的啟動時間和信道切換時間是作為鎖相環(huán)的重要指標(biāo)，直接影響了收發(fā)機(jī)的性能。為了實(shí)現(xiàn)快速鎖定，現(xiàn)有技術(shù)提出了多種解決方案。其中對鎖相環(huán)的啟動時間改 善最顯著的方案是通過動態(tài)改變鎖相環(huán)的環(huán)路帶寬來實(shí)現(xiàn)的。在鎖相環(huán)啟動的初期，使鎖 相環(huán)有一個大的環(huán)路帶寬，這樣鎖相環(huán)的鎖定速度很快，但精度較差。在經(jīng)過一定的時間 后，鎖相環(huán)的輸出頻率接近最終頻率。這時通過變換環(huán)路的參數(shù)，減小環(huán)路帶寬，這樣就會 使鎖相環(huán)輸出信號的精度提高，改善最終輸出信號的質(zhì)量。在具體的實(shí)現(xiàn)中，往往通過增大 電荷泵的輸出電流來增大環(huán)路帶寬，但是為了使環(huán)路保持穩(wěn)定，在改變電荷泵電流的同時， 還需要改變環(huán)路濾波器的參數(shù)。而改變環(huán)路濾波器的參數(shù)往往是通過濾波器中電阻電容值 的大小來實(shí)現(xiàn)，這就需要耗費(fèi)多余的面積。另外，在這種實(shí)現(xiàn)中為了更好地控制帶寬切換的 時間，還需要增加一個檢測模塊來檢測環(huán)路鎖定的狀況，增加了電路的復(fù)雜度。除了動態(tài)改變環(huán)路帶寬的方法，還可以通過改善鎖相環(huán)中元件的非理想性來改善 環(huán)路的性能。而影響鎖相環(huán)鎖定時間的非理想因素主要是鑒頻鑒相器中存在的周期性滑落 (cycle slip)和邊沿丟失(edge missing)問題。下面分別對傳統(tǒng)的鑒頻鑒相器的結(jié)構(gòu)、邊 沿丟失問題、周期性滑落問題進(jìn)行說明。傳統(tǒng)的鑒頻鑒相器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。輸入端ref和div分別是參考源信號和分 頻器的反饋輸出信號。D觸發(fā)器101的D端接高電平，時鐘輸入端CK接ref輸入端，輸出 端Q就是整個鑒頻鑒相器的U P輸出端。同樣D觸發(fā)器102的D端接高電平，時鐘輸入端 CK接div輸入端，輸出端Q就是整個鑒頻鑒相器的DN輸出端。UP和DN通過與門103和一 個延時器104與D觸發(fā)器101和102的復(fù)位端R相連，實(shí)現(xiàn)復(fù)位的功能。當(dāng)ref的上升沿 到來時，UP端變?yōu)楦唠娖?，輸出邏輯?”;當(dāng)div的上升沿到來時，DN端變?yōu)楦唠娖剑敵鲞?輯“ 1 ”。UP和DN端作為電荷泵的輸入，控制電荷泵對環(huán)路濾波器的充放電，從而控制鎖相 環(huán)輸出頻率。當(dāng)UP和DN同時為“1”時，通過與門103和一個延時器104后對兩個D觸發(fā) 器101、102進(jìn)行復(fù)位，使它們輸出端都變?yōu)椤?”。在復(fù)位控制的通路中加入了延時器104， 是為了增加復(fù)位信號的寬度從而消除死區(qū)效應(yīng)。但是這樣同時會導(dǎo)致邊沿丟失問題。
圖2的波形圖展示了圖1電路中存在的邊沿丟失問題。具體地說，ref是參考源信 號，div是分頻器的反饋輸出信號，UP和DN是鑒頻鑒相器的輸出信號，rst是復(fù)位信號。div 信號202的相位落后ref信號201接近π。當(dāng)ref信號201的第一個上升沿到來時，UP信 號203上升為“ 1 ” ；當(dāng)div信號202的第一個上升沿到來時，DN信號204也上升為“ 1 ”。經(jīng) 過一定的延遲，UP信號203和DN信號204同時被復(fù)位。而在復(fù)位的時間內(nèi)，輸入信號的上 升沿，即ref信號201的第二個上升沿對輸出無任何影響，那么這個上升邊沿就被丟失了。 復(fù)位過程結(jié)束后，div信號202的下一個上升沿就會使DN信號204首先上升為“1”。這將 通過電荷泵、環(huán)路濾波器以及壓控振蕩器的作用導(dǎo)致div信號202朝著相位落后的方向移 動，增大div信號202和ref信號201之間的相位誤差。雖然這個誤差最終會通過環(huán)路的 負(fù)反饋機(jī)制得到消除，但是這樣會大大延長環(huán)路的鎖定時間。傳統(tǒng)鑒頻鑒相器中存在的周期滑落問題如圖3所示。ref信號的頻率高于div信 號的頻率。為了使環(huán)路鎖定，必須提高div信號的頻率，這樣就要使UP信號的占空比盡可 能得大。但是由于ref信號的第四個上升沿發(fā)生在div信號的第三個上升沿之前，此時UP 信號已經(jīng)是高電平了，那么這個上升沿就對輸出無任何貢獻(xiàn)，這樣就發(fā)生了周期滑落。之后 div信號的第三個上升沿對UP信號進(jìn)行復(fù)位，使得鎖定進(jìn)程被終結(jié)，直到ref信號的第六個 上升沿到來時，UP信號才重新上升到“1”。周期滑落通常發(fā)生在鑒頻鑒相器的兩個輸入信 號存在頻率差別的時候。這時，為了實(shí)現(xiàn)快速鎖定，需要UP信號或者DN信號有一個持續(xù)的 高電平來減小相位誤差。而由于存在周期滑落現(xiàn)象，這種持續(xù)輸出高電平的狀態(tài)會受到破 壞，從而減緩了鎖定的進(jìn)程。也就是說，在現(xiàn)有技術(shù)中，并未解決周期滑落問題和邊沿丟失問題。而為了使鎖相 環(huán)達(dá)到快速鎖定，需要這兩個問題都得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鑒頻鑒相器及鑒頻鑒相器的工作方法，解決了傳統(tǒng)鑒 頻鑒相器中存在的周期性滑落和邊沿丟失的問題，在不增加電路復(fù)雜度的情況下，大大地 縮短了鎖相環(huán)的鎖定時間。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種鑒頻鑒相器，包含第一級觸 發(fā)器和第二級觸發(fā)器；第一級觸發(fā)器用于控制鎖相環(huán)的輸出頻率；第二級觸發(fā)器用于存儲因第一級觸發(fā)器的復(fù)位而丟失的參考源信號的邊沿信息 或因第一級觸發(fā)器的復(fù)位而丟失的分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息，并根據(jù)存儲的邊沿 信息控制所述第一級觸發(fā)器的復(fù)位。本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種鑒頻鑒相器的工作方法，包含以下步驟當(dāng)因鑒頻鑒相器的第一級觸發(fā)器中的第一觸發(fā)器的復(fù)位而發(fā)生參考源信號的邊 沿信息丟失時，由第二級觸發(fā)器中的第三觸發(fā)器存儲丟失的參考源信號的邊沿信息，并根 據(jù)存儲的參考源信號的邊沿信息，控制第一級觸發(fā)器中的第二觸發(fā)器的復(fù)位；第三觸發(fā)器在分頻器的反饋輸出信號出現(xiàn)上升沿時進(jìn)行復(fù)位；當(dāng)因鑒頻鑒相器的第一級觸發(fā)器中的第二觸發(fā)器的復(fù)位而發(fā)生分頻器的反饋輸 出信號的邊沿信息丟失時，由第二級觸發(fā)器中的第四觸發(fā)器存儲丟失的分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息，并根據(jù)存儲的分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息，控制第一級觸發(fā)器中 的第一觸發(fā)器的復(fù)位；第四D觸發(fā)器在參考源信號出現(xiàn)上升沿時進(jìn)行復(fù)位。本發(fā)明實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于利用第二級觸發(fā)器中的第三觸發(fā)器存儲因第一觸發(fā)器的復(fù)位而丟失的參考源信 號的邊沿信息，控制第二觸發(fā)器的復(fù)位；利用第二級觸發(fā)器中的第四觸發(fā)器存儲因第二觸 發(fā)器的復(fù)位而丟失的分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息，控制第一觸發(fā)器的復(fù)位。第三觸 發(fā)器的復(fù)位受分頻器的反饋輸出信號的上升沿控制；第四觸發(fā)器的復(fù)位受參考源信號的上 升沿控制。由于在傳統(tǒng)的鑒頻鑒相器的復(fù)位時間內(nèi)，本發(fā)明所提出的鑒頻鑒相器仍然可以 采集到輸出信號上升沿的信息，并反映到輸出，有效地解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中存在的邊沿丟失 問題。通過對第二觸發(fā)器和第一觸發(fā)器的復(fù)位控制，還可以解決周期滑落問題(將在后文 中詳細(xì)描述)。也就是說，在沒有明顯增加電路復(fù)雜度的情況下，有效地解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中 存在的周期滑落問題和邊沿丟失的兩大問題，在不增加電路復(fù)雜度的情況下，使得鎖相環(huán) 的鎖定時間大大地縮短。本發(fā)明的實(shí)施方式能廣泛地應(yīng)用于對信號建立時間和頻道切換時 間有高速要求的鎖相環(huán)中，大大改善鎖相環(huán)的性能。進(jìn)一步地，第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器、第三觸發(fā)器和第四觸發(fā)器，均為D觸發(fā)器。第 二 D觸發(fā)器的復(fù)位端連接一個或門的輸出端，該或門的一個輸入端為第三D觸發(fā)器的輸出 信號，該或門的另一個輸入端的信號為第一D觸發(fā)器的輸出端信號和第二D觸發(fā)器的輸出 端信號經(jīng)過一個與門和一個延時器后的信號。第一D觸發(fā)器的復(fù)位端連接一個或門的輸出 端，該或門的一個輸入端為第四D觸發(fā)器的輸出信號，該或門的另一個輸入端的信號為第 一 D觸發(fā)器的輸出端信號和第二 D觸發(fā)器的輸出端信號經(jīng)過一個與門和一個延時器后的信 號。使得在第一 D觸發(fā)器和第二 D觸發(fā)器均輸出高電平后經(jīng)過一定的延時，將第一 D觸發(fā) 器和第二 D觸發(fā)器同時復(fù)位，保證與傳統(tǒng)的鑒頻鑒相器一致。進(jìn)一步地，第三D觸發(fā)器的復(fù)位端在接收到根據(jù)分頻器的反饋輸出信號的上升沿 轉(zhuǎn)化為的脈沖信號時，進(jìn)行復(fù)位；第四D觸發(fā)器的復(fù)位端在接收到根據(jù)參考源信號的上升 沿轉(zhuǎn)化為的脈沖信號時，進(jìn)行復(fù)位。通過將上升沿轉(zhuǎn)化為脈沖信號，保證了第三D觸發(fā)器和 第四D觸發(fā)器僅在信號上升沿的當(dāng)下被復(fù)位，而非被持續(xù)復(fù)位。進(jìn)一步地，利用反相器、延時器、與門等器件組合，將信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號，簡單易 行，以避免增加電路的復(fù)雜度。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的鑒頻鑒相器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的鑒頻鑒相器存在的邊沿丟失問題示意圖；圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的鑒頻鑒相器存在的周期滑落問題示意圖；圖4a是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的鑒頻鑒相器的系統(tǒng)框架圖；圖4b是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的鑒頻鑒相器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的鑒頻鑒相器解決邊沿丟失問題的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的鑒頻鑒相器解決周期滑落問題的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的鑒頻鑒相器縮短環(huán)路鎖定時間的效果示意圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的鑒頻鑒相器的工作方法流程圖。
具體實(shí)施例方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化 和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施 方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及一種鑒頻鑒相器。本實(shí)施方式的核心在于，鑒頻鑒相器 包含第一級觸發(fā)器和第二級觸發(fā)器。其中，第一級觸發(fā)器用于控制鎖相環(huán)的輸出頻率；第二 級觸發(fā)器用于存儲因第一級觸發(fā)器的復(fù)位而丟失的參考源信號的邊沿信息或因第一級觸 發(fā)器的復(fù)位而丟失的分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息，并根據(jù)存儲的邊沿信息控制所述 第一級觸發(fā)器的復(fù)位，如圖4a所示。具體地說，該鑒頻鑒相器的結(jié)構(gòu)如圖4b所示，第一級觸發(fā)器中包含D觸發(fā)器411 和D觸發(fā)器412，第二級觸發(fā)器中包含D觸發(fā)器413和D觸發(fā)器414。其中，D觸發(fā)器411的D端接高電平，時鐘輸入端CK接ref信號(ref為參考源 信號)，輸出端Q接D觸發(fā)器413的輸入端D。D觸發(fā)器413的CK輸入端同樣受ref信號 控制，D觸發(fā)器413的輸出端Q和D觸發(fā)器411的輸出端Q經(jīng)過或門417之后，作為整個鑒 頻鑒相器的UP輸出端。類似地，D觸發(fā)器412的D端接高電平，時鐘輸入端CK接div信號 (div為分頻器的反饋輸出信號)，輸出端Q接D觸發(fā)器414的輸入端D。D觸發(fā)器414的CK 輸入端同樣受div信號控制，其輸出端Q和D觸發(fā)器412的輸出端Q經(jīng)過或門417之后，作 為整個鑒頻鑒相器的DN輸出端。D觸發(fā)器411的復(fù)位端R受D觸發(fā)器411的輸出端Q、D觸發(fā)器412的輸出端Q以 及D觸發(fā)器414的輸出端Q控制。D觸發(fā)器411的輸出端Q和D觸發(fā)器412的輸出端Q通 過一個與門407和一個延時器408，作為或門416的一個輸入端，或門416的另一個輸入端 與D觸發(fā)器414的輸出端Q相連。或門416的輸出端與D觸發(fā)器411的復(fù)位端R相連，實(shí) 現(xiàn)D觸發(fā)器411的復(fù)位功能。這樣，當(dāng)D觸發(fā)器411的輸出信號U Pl和D觸發(fā)器412的輸 出信號Dm同時為高電平時，或者D觸發(fā)器414的輸出信號DN2為高電平時，D觸發(fā)器411 就會被復(fù)位。類似地，D觸發(fā)器412的復(fù)位端R受D觸發(fā)器411的輸出端Q、D觸發(fā)器412的輸出 端Q以及D觸發(fā)器413的輸出端Q控制。D觸發(fā)器411的輸出端Q和D觸發(fā)器412的輸出 端Q通過一個與門407和一個延時器408，作為或門415的一個輸入端，或門415的另一個 輸入端與D觸發(fā)器413的輸出端Q相連。或門415的輸出端與D觸發(fā)器412的復(fù)位端R相 連，實(shí)現(xiàn)D觸發(fā)器412的復(fù)位功能。這樣，當(dāng)D觸發(fā)器411的輸出信號UPl和D觸發(fā)器412 的輸出信號Dm同時為高電平時，或者D觸發(fā)器413的輸出信號DN2為高電平時，D觸發(fā)器 412就會被復(fù)位。D觸發(fā)器413的復(fù)位端R受到div信號的控制。div信號經(jīng)過一個反相器402和 一個延時器404之后，作為與門406的一個輸入端，與門406的另一個輸入端為div信號本 身。與門406的輸出端與D觸發(fā)器413的復(fù)位端R相連，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。這樣，當(dāng)div信號的上升沿到來時，D觸發(fā)器413就會被復(fù)位。類似地，D觸發(fā)器414的復(fù)位端R受到ref信號的控制。ref信號經(jīng)過一個反相器 401和一個延時器403之后，作為與門405的一個輸入端，與門405的另一個輸入端為ref 信號本身。與門405的輸出端與D觸發(fā)器414的復(fù)位端R相連，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。這樣，當(dāng) div信號的上升沿到來時，D觸發(fā)器414就會被復(fù)位。由于在分頻器的反饋輸出信號的上升沿來到時，通過反相器、延時器、與門等器件 組合，將該上升沿轉(zhuǎn)化為脈沖信號輸入到D觸發(fā)器413的復(fù)位端R ；在參考源信號的上升沿 來到時，通過反相器、延時器、與門等器件組合，將該上升沿轉(zhuǎn)化為脈沖信號輸入到D觸發(fā) 器414的復(fù)位端R。保證了 D觸發(fā)器413和D觸發(fā)器414僅在信號上升沿的當(dāng)下被復(fù)位，而 非被持續(xù)復(fù)位。而且，利用反相器、延時器、與門等器件組合，將信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號，簡單 易行，以避免增加電路的復(fù)雜度。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在實(shí)際應(yīng)用中，也可以通 過其他方式實(shí)現(xiàn)將產(chǎn)生的上升沿信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號。根據(jù)如圖4所示的鑒頻鑒相器可知，當(dāng)ref信號的相位領(lǐng)先于div信號的相位時， 在ref信號的上升沿到來時，D觸發(fā)器411的輸出信號UPl變?yōu)楦唠娖?，整個鑒頻鑒相器的 輸出端UP也為高電平，輸出邏輯“1”。這時，如果div信號出現(xiàn)上升沿，那么D觸發(fā)器412 的輸出信號Dm也變?yōu)楦唠娖?，之后?jīng)過一定的延時UPl和Dm就同時被復(fù)位。鑒頻鑒相 器的輸出端UP和DN也均為“0”。工作原理與傳統(tǒng)的鑒頻鑒相器一致。如果當(dāng)UPl為高電 平時，下一個信號的上升沿仍然發(fā)生在ref端，那么UPl信號為高電平的同時，UP2信號也將 變?yōu)楦唠娖剑傮w的輸出UP仍為“ 1”。但這時，UP2信號會對D觸發(fā)器412產(chǎn)生一個持續(xù)的 復(fù)位作用(即在up2信號為“1”的期間內(nèi)，D觸發(fā)器412產(chǎn)生的IMl信號始終為“0”)。那 么當(dāng)div信號的上升沿到來時，D觸發(fā)器的輸出端Dm將不會上升到高電平，這樣UPl信號 也就不會被復(fù)位。但此時由于div信號的上升沿作用，UP2信號被復(fù)位，UP2信號對D觸發(fā) 器412的復(fù)位作用被解除。此時整個鑒頻鑒相器的輸出UP仍然為“1”。此時如果div信號 的下一個上升沿到來，DNl變?yōu)楦唠娖?，UPl信號被復(fù)位，這時整個鑒頻鑒相器的輸出端UP 和DN就同時為“0”?；氐搅顺跏紶顟B(tài)。由于電路的對稱性，ref信號的相位落后于div信 號時，分析方法類似，這里不再贅述?；诒緦?shí)施方式的鑒頻鑒相器，可有效解決傳統(tǒng)鑒頻鑒相器中存在的邊沿丟失問 題和周期滑落問題，下面結(jié)合輸入輸出信號的波形圖，對此進(jìn)行簡要的說明。圖5為邊沿丟失問題的解決示意圖。如圖5所示，ref是參考源信號，div是分頻 器的反饋輸出信號，UP1、DN1、UP2和DN2分別是D觸發(fā)器411、412、413和414的輸出信號， UP和DN是鑒頻鑒相器的最終的輸出信號。div信號的相位落后ref信號接近π。當(dāng)ref 的第一個上升沿到來時，UPl信號上升為“1”;當(dāng)div信號的第一個上升沿到來時，Dm信號 也上升為“1”。經(jīng)過一定的延遲，UPl信號和IMl信號同時被復(fù)位。在復(fù)位的時間內(nèi)，由于 UPl信號持續(xù)為高電平，此時ref信號的正好有一個上升沿的輸入，這時，UP2信號將被置 位，變?yōu)椤?”。復(fù)位過程結(jié)束后，UPl信號和IMl信號同時回到低電平“0”，UP2信號為“1”。 整個鑒頻鑒相器的輸出UP也為“1”。UP2信號的高電平對D觸發(fā)器412產(chǎn)生一個持續(xù)的復(fù) 位作用。這樣，當(dāng)div信號的下一個上升沿到來時，Dm信號并不會上升為高電平，這個div 信號的上升沿僅對UP2信號進(jìn)行了復(fù)位，使其重新回到低電平“0”，D觸發(fā)器412的復(fù)位作 用被消除。各個模塊回到初始狀態(tài)。鑒頻鑒相器的輸出UP是UPl與UP2邏輯“或”之后得到的。其波形如圖5所示。由于電路的對稱性，ref信號的相位落后于div信號時，分析方 法類似，在此不再贅述。與圖2中的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，由于本實(shí)施方式所提出的結(jié)構(gòu)把傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中由于信號 的復(fù)位而丟失的邊沿信息儲存在了第二級的D觸發(fā)器之中，邊沿丟失問題就不復(fù)存在了。 因此本實(shí)施方式所提出的鑒頻鑒相器的UP和DN的輸出端更真實(shí)地反映了輸入信號之間的 相位差，有助于環(huán)路的快速鎖定。圖6為周期滑落問題的解決示意圖。如圖6所示，ref是參考源信號，div是分頻 器的反饋輸出信號，UP1、DN1、UP2和DN2分別是D觸發(fā)器411、412、413和414的輸出信號， UP和DN是鑒頻鑒相器的最終的輸出信號。ref信號的頻率高于div信號的頻率。為了使 環(huán)路鎖定，必須提高div信號的頻率，這樣就要使UP信號的占空比盡可能得大。在圖6中， div信號的第二個上升沿和第三個上升沿之間的這段時間內(nèi)，ref信號經(jīng)歷了兩個上升沿， 這種情況在鑒頻鑒相器兩個輸入端有頻率差別時是很容易出現(xiàn)的。在ref信號的第二個上 升沿到來時，UPl信號上升為高電平。在ref信號的第三個上升沿到來時，UPl信號沒有被 復(fù)位，仍然為高電平，那么通過D觸發(fā)器413的作用，UP2信號也變?yōu)楦唠娖?。?dāng)div信號 的第三個上升沿到來時，由于UP2信號為高電平，對D觸發(fā)器412有一個持續(xù)的復(fù)位作用， 因此Dm信號的電平并不會上升。這個div信號的這個上升沿只是對D觸發(fā)器413起到了 復(fù)位作用，使UP2信號回到低電平。反映到輸出端，UP信號在ref信號的第三個上升沿之 后就持續(xù)為高電平，直到div信號的頻率追上ref信號的頻率。與此同時，由于UP2信號對 DNl信號的抑制作用，DNl信號始終為低電平。這樣，電荷泵就會對環(huán)路濾波器有一個持續(xù) 的充電過程，而沒有任何放電現(xiàn)象的發(fā)生，大大加快了鎖定進(jìn)程。由此可見，當(dāng)鑒頻鑒相器 輸入端的兩個信號存在頻率差別時，本實(shí)施方式提出的鑒頻鑒相器可以比較兩個輸入信號 上升沿出現(xiàn)的頻率，并把比較的結(jié)果反映到輸出，有效地解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中存在地周期滑 落問題。而且，由于有效地抑制了頻率較低的信號對輸出的復(fù)位作用，使得鎖相環(huán)輸出信號 和參考信號之間的相位差以最快的速度減小，縮短了鎖定時間。由于電路的對稱性，div信 號的頻率高于ref信號的頻率時，分析方法類似，在此不再贅述。在鎖相環(huán)中分別使用本實(shí)施方式所提出的鑒頻鑒相器和傳統(tǒng)的鑒頻鑒相器 時，壓控振蕩器輸入端電壓的波形對比如圖7所示，鎖相環(huán)環(huán)路的鎖定時間縮短了
13.52似-8.743"5 χ1()0% = 乂攝,效果十分顯著。 8.743^5而且，由于本實(shí)施方式并沒有明顯增加電路復(fù)雜度，使得本實(shí)施方式可廣泛地應(yīng) 用于對信號建立時間和頻道切換時間有高速要求的鎖相環(huán)中，大大改善鎖相環(huán)的性能。本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及一種鑒頻鑒相器的工作方法。本實(shí)施方式中的鑒頻鑒相 器包含二級觸發(fā)器，第一級觸發(fā)器中包含第一 D觸發(fā)器和第二 D觸發(fā)器，第二級觸發(fā)器中包 含第三D觸發(fā)器和第四D觸發(fā)器。圖8是該鑒頻鑒相器的工作方法的流程示意圖。在步驟801中，第一 D觸發(fā)器在ref信號的上升沿到來時，輸出的UPl信號為高電 平信號(即邏輯“1”)，整個鑒頻鑒相器的輸出端UP也為高電平。第二 D觸發(fā)器在div信 號的上升沿到來時，輸出的Dm信號為高電平信號，整個鑒頻鑒相器的輸出端DN也為高電 平。在本實(shí)施方式中，如果第一 D觸發(fā)器輸出的UPl信號和第二 D觸發(fā)器輸出的Dm信號 均為高電平，則經(jīng)過一定的延時UPl和Dm就同時被復(fù)位，鑒頻鑒相器的輸出端UP和DN也均為“0”，與傳統(tǒng)的鑒頻鑒相器一致。當(dāng)因第一 D觸發(fā)器的復(fù)位而發(fā)生參考源信號的邊沿信息丟失時，進(jìn)入步驟802。在 步驟802中，由第三D觸發(fā)器存儲丟失的參考源信號的邊沿信息。具體地說，在UPl為高電 平時，如果下一個信號的上升沿仍然發(fā)生在ref端，那么UPl信號為高電平的同時，UP2信 號也將變?yōu)楦唠娖?，總體的輸出UP仍為“1”，鑒頻鑒相器的UP信號為第一 D觸發(fā)器輸出的 信號與第三D觸發(fā)器輸出的信號進(jìn)行或操作后的信號。接著，在步驟803中，第三D觸發(fā)器根據(jù)存儲的參考源信號的邊沿信息，控制第二 D 觸發(fā)器的復(fù)位。具體地說，在第三D觸發(fā)器輸出的信號為高電平時，第二 D觸發(fā)器被復(fù)位。 也就是說，當(dāng)UPl為高電平，下一個信號的上升沿仍然發(fā)生在ref端時，UP2信號將變?yōu)楦?電平，在U P2信號為高電平的期間，UP2信號會對第二 D觸發(fā)器產(chǎn)生一個持續(xù)的復(fù)位作用。 使得即使當(dāng)div信號的上升沿到來時，第二 D觸發(fā)器的輸出端Dm也不會上升到高電平，這 樣UPl信號也就不會被復(fù)位。接著，在步驟804中，當(dāng)div信號的上升沿到來時，解除第三D觸發(fā)器對第二 D觸 發(fā)器的復(fù)位作用。具體地說，當(dāng)div信號的上升沿到來時，將該上升沿信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號 發(fā)送到第三D觸發(fā)器，第三D觸發(fā)器在接收到脈沖信號時進(jìn)行復(fù)位，以解除第三D觸發(fā)器對 第二D觸發(fā)器的復(fù)位作用。接著，在步驟805中，在第三D觸發(fā)器對第二 D觸發(fā)器的復(fù)位作用解除后，如果div 信號的下一個上升沿到來，則第二D觸發(fā)器的輸出信號Dm將變?yōu)楦唠娖?，UPl信號被復(fù)位， 這時整個鑒頻鑒相器的輸出端UP和DN就同時為“0”。回到了初始狀態(tài)。當(dāng)因第二 D觸發(fā)器的復(fù)位而發(fā)生分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息丟失時，進(jìn)入 步驟806。在步驟806中，由第四D觸發(fā)器存儲丟失的分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息。 具體地說，在IMl為高電平時，如果下一個信號的上升沿仍然發(fā)生在ref端，那么Dm信號 為高電平的同時，DN2信號也將變?yōu)楦唠娖剑傮w的輸出DN仍為“1”，鑒頻鑒相器的DN信號 為第二 D觸發(fā)器輸出的信號與第四D觸發(fā)器輸出的信號進(jìn)行或操作后的信號。接著，在步驟807中，第四D觸發(fā)器根據(jù)存儲的分頻器的反饋輸出信號的邊沿信 息，控制第一 D觸發(fā)器的復(fù)位。具體地說，在第四D觸發(fā)器輸出的信號為高電平時，第一 D 觸發(fā)器被復(fù)位。也就是說，當(dāng)IMl為高電平，下一個信號的上升沿仍然發(fā)生在div端時，DN2 信號將變?yōu)楦唠娖?，在DN2信號為高電平的期間，DN2信號會對第一 D觸發(fā)器產(chǎn)生一個持續(xù) 的復(fù)位作用。使得即使當(dāng)ref信號的上升沿到來時，第一 D觸發(fā)器的輸出端UPl也不會上 升到高電平，這樣Dm信號也就不會被復(fù)位。接著，在步驟808中，當(dāng)ref信號的上升沿到來時，解除第四D觸發(fā)器對第一 D觸 發(fā)器的復(fù)位作用。具體地說，當(dāng)ref信號的上升沿到來時，將該上升沿信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號 發(fā)送到第四D觸發(fā)器，第四D觸發(fā)器在接收到脈沖信號時進(jìn)行復(fù)位，以解除第四D觸發(fā)器對 第一D觸發(fā)器的復(fù)位作用。接著，在步驟809中，在第四D觸發(fā)器對第一 D觸發(fā)器的復(fù)位作用解除后，如果ref 信號的下一個上升沿到來，則第一D觸發(fā)器的輸出信號UPl將變?yōu)楦唠娖?，Dm信號被復(fù)位， 這時整個鑒頻鑒相器的輸出端UP和DN就同時為“0”?；氐搅顺跏紶顟B(tài)。不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施方式是與第一實(shí)施方式相對應(yīng)的方法實(shí)施方式，本實(shí)施方式可 與第一實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用 在第一實(shí)施方式中。本發(fā)明的各方法實(shí)施方式均可以以軟件、硬件、固件等方式實(shí)現(xiàn)。不管本發(fā)明是 以軟件、硬件、還是固件方式實(shí)現(xiàn)，指令代碼都可以存儲在任何類型的計(jì)算機(jī)可訪問的存儲 器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固態(tài)的或者非固態(tài)的，固定的 或者可更換的介質(zhì)等等)。同樣，存儲器可以例如是可編程陣列邏輯(Programmable Array Logic，簡稱“PAL”)、隨機(jī)存取存儲器(Random Access Memory，簡稱“RAM”)、可編程只讀存 儲器(Programmable Read Only Memory，簡稱 “PROM”)、只讀存儲器(Read-Only Memory, 簡稱“ROM”)、電可擦除可編程只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable ROM，簡 稱“EEPR0M”)、磁盤、光盤、數(shù)字通用光盤(Digital Versatile Disc，簡稱“DVD”)等等。雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā) 明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種鑒頻鑒相器，其特征在于，包含第一級觸發(fā)器和第二級觸發(fā)器；所述第一級觸發(fā)器用于控制鎖相環(huán)的輸出頻率；所述第二級觸發(fā)器用于存儲因第一級觸發(fā)器的復(fù)位而丟失的參考源信號的邊沿信息 或因第一級觸發(fā)器的復(fù)位而丟失的分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息，并根據(jù)存儲的邊沿 信息控制所述第一級觸發(fā)器的復(fù)位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑒頻鑒相器，其特征在于，所述第一級觸發(fā)器中包含第 一 D觸發(fā)器和第二 D觸發(fā)器，所述第二級觸發(fā)器中包含第三D觸發(fā)器和第四D觸發(fā)器；所述第一 D觸發(fā)器的輸出端接所述第三D觸發(fā)器的D端，所述第一 D觸發(fā)器和所述第 三D觸發(fā)器的時鐘輸入端均接參考源信號；所述第二 D觸發(fā)器的輸出端接所述第四D觸發(fā)器的D端，所述第二 D觸發(fā)器和所述第 四D觸發(fā)器的時鐘輸入端均接分頻器的反饋輸出信號；所述第三D觸發(fā)器用于存儲因所述第一D觸發(fā)器的復(fù)位而丟失的參考源信號的邊沿信 息，并根據(jù)存儲的所述參考源信號的邊沿信息，控制所述第二 D觸發(fā)器的復(fù)位，所述第三D 觸發(fā)器的復(fù)位受所述分頻器的反饋輸出信號的上升沿控制；所述第四D觸發(fā)器用于存儲因所述第二D觸發(fā)器的復(fù)位而丟失的分頻器的反饋輸出信 號的邊沿信息，并根據(jù)存儲的所述分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息，控制所述第一 D觸 發(fā)器的復(fù)位，所述第四D觸發(fā)器的復(fù)位受所述參考源信號的上升沿控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑒頻鑒相器，其特征在于，所述鑒頻鑒相器的UP信號為所 述第一D觸發(fā)器的輸出端信號與所述第三D觸發(fā)器的輸出端信號經(jīng)過第一或門后的輸出信 號；所述鑒頻鑒相器的DN信號為所述第二 D觸發(fā)器的輸出端信號與所述第四D觸發(fā)器的 輸出端信號經(jīng)過第二或門后的輸出信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑒頻鑒相器，其特征在于，所述第二D觸發(fā)器的復(fù)位端連接第 三或門的輸出端，所述第三或門的一個輸入端為所述第三D觸發(fā)器的輸出信號；所述第一 D觸發(fā)器的復(fù)位端連接第四或門的輸出端，所述第四或門的一個輸入端為所 述第四D觸發(fā)器的輸出信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑒頻鑒相器，其特征在于，所述第三或門的另一個輸入端的 信號為所述第一 D觸發(fā)器的輸出端信號和所述第二 D觸發(fā)器的輸出端信號經(jīng)過第一與門和 第一延時器后的信號；所述第四或門的另一個輸入端的信號為所述第一 D觸發(fā)器的輸出端信號和所述第二 D 觸發(fā)器的輸出端信號經(jīng)過第一與門和第一延時器后的信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的鑒頻鑒相器，其特征在于，所述第三D觸發(fā)器的 復(fù)位端在接收到根據(jù)所述分頻器的反饋輸出信號的上升沿轉(zhuǎn)化為的脈沖信號時，控制所述 第三D觸發(fā)器進(jìn)行復(fù)位；所述第四D觸發(fā)器的復(fù)位端在接收到根據(jù)所述參考源信號的上升沿轉(zhuǎn)化為的脈沖信 號時，控制所述第四D觸發(fā)器進(jìn)行復(fù)位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鑒頻鑒相器，其特征在于，所述分頻器的反饋輸出信號經(jīng)過第一反相器和第二延時器，作為第二與門的一個輸入 端的信號，該第二與門的另一個輸入端的信號為所述分頻器的反饋輸出信號本身，該第二與門的輸出端接所述第三D觸發(fā)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鑒頻鑒相器，其特征在于，所述參考源信號經(jīng)過第二反相器和第三延時器，作為第三與門的一個輸入端的信號， 該第三與門的另一個輸入端的信號為所述參考源信號本身，該第三與門的輸出端接所述第 四D觸發(fā)器。
9.一種鑒頻鑒相器的工作方法，其特征在于，包含以下步驟當(dāng)因鑒頻鑒相器的第一級觸發(fā)器中的第一觸發(fā)器的復(fù)位而發(fā)生參考源信號的邊沿信 息丟失時，由第二級觸發(fā)器中的第三觸發(fā)器存儲所述丟失的參考源信號的邊沿信息，并根 據(jù)存儲的所述參考源信號的邊沿信息，控制第一級觸發(fā)器中的第二觸發(fā)器的復(fù)位； 所述第三觸發(fā)器在分頻器的反饋輸出信號出現(xiàn)上升沿時進(jìn)行復(fù)位； 當(dāng)因鑒頻鑒相器的第一級觸發(fā)器中的第二觸發(fā)器的復(fù)位而發(fā)生分頻器的反饋輸出信 號的邊沿信息丟失時，由第二級觸發(fā)器中的第四觸發(fā)器存儲所述丟失的分頻器的反饋輸出 信號的邊沿信息，并根據(jù)存儲的所述分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息，控制第一級觸發(fā) 器中的第一觸發(fā)器的復(fù)位；所述第四觸發(fā)器在參考源信號出現(xiàn)上升沿時進(jìn)行復(fù)位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鑒頻鑒相器的工作方法，其特征在于，所述第一觸發(fā)器、第 二觸發(fā)器、第三觸發(fā)器和第四觸發(fā)器，均為D觸發(fā)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鑒頻鑒相器的工作方法，其特征在于，所述鑒頻鑒相器的U P信號為所述第一 D觸發(fā)器輸出的信號與所述第三D觸發(fā)器輸出的信號進(jìn)行或操作后的信 號；所述鑒頻鑒相器的DN信號為所述第二 D觸發(fā)器輸出的信號與所述第四D觸發(fā)器輸出 的信號經(jīng)過或操作后的信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鑒頻鑒相器的工作方法，其特征在于，所述第三D觸發(fā)器根 據(jù)存儲的所述參考源信號的邊沿信息，控制第二 D觸發(fā)器的復(fù)位的步驟中，包含以下子步 驟在所述第三D觸發(fā)器輸出的信號為高電平時，所述第二 D觸發(fā)器被持續(xù)復(fù)位； 所述第四D觸發(fā)器根據(jù)存儲的所述參考源信號的邊沿信息，控制第一 D觸發(fā)器的復(fù)位 的步驟中，包含以下子步驟在所述第四D觸發(fā)器輸出的信號為高電平時，所述第一 D觸發(fā)器被持續(xù)復(fù)位。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鑒頻鑒相器的工作方法，其特征在于，還包含以下步驟 當(dāng)所述第一 D觸發(fā)器輸出的信號和所述第二 D觸發(fā)器輸出的信號均為高電平時，在預(yù)定時長后所述第一 D觸發(fā)器和第二 D觸發(fā)器均被復(fù)位。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的鑒頻鑒相器的工作方法，其特征在于，所 述第三D觸發(fā)器在分頻器的反饋輸出信號出現(xiàn)上升沿時進(jìn)行復(fù)位的步驟中，包含以下子步 驟所述分頻器的反饋輸出信號出現(xiàn)上升沿時，將該上升沿信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號發(fā)送到所 述第三D觸發(fā)器；所述第三D觸發(fā)器在接收到脈沖信號時進(jìn)行復(fù)位；所述第四D觸發(fā)器在參考源信號出現(xiàn)上升沿時進(jìn)行復(fù)位的步驟中，包含以下子步驟所述參考源信號出現(xiàn)上升沿時，將該上升沿信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號發(fā)送到所述第四D觸 發(fā)器；所述第四D觸發(fā)器在接收到脈沖信號時進(jìn)行復(fù)位。
全文摘要
本發(fā)明涉及集成電路，公開了一種鑒頻鑒相器及鑒頻鑒相器的工作方法。本發(fā)明中，利用第二級觸發(fā)器中的第三觸發(fā)器存儲因第一觸發(fā)器的復(fù)位而丟失的參考源信號的邊沿信息，控制第二觸發(fā)器的復(fù)位；利用第二級觸發(fā)器中的第四觸發(fā)器存儲因第二觸發(fā)器的復(fù)位而丟失的分頻器的反饋輸出信號的邊沿信息，控制第一觸發(fā)器的復(fù)位。第三觸發(fā)器的復(fù)位受分頻器的反饋輸出信號的上升沿控制；第四觸發(fā)器的復(fù)位受參考源信號的上升沿控制。解決了傳統(tǒng)鑒頻鑒相器中存在的周期性滑落和邊沿丟失的問題，大大地縮短了鎖相環(huán)的鎖定時間。
文檔編號H03L7/08GK102006061SQ20101054073
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者韓世英, 馬俠 申請人:鉅泉光電科技(上海)股份有限公司