本发明专利技术提供了一种快锁定的延时锁相环电路，属于集成电路技术领域，包括鉴频鉴相器、电荷泵、低通滤波器、压控延时线以及倍频电路。参考时钟和反馈时钟进入PFD中，PFD将参考时钟和反馈时钟之间的相位差转化为时钟周期为常数的脉冲信号up、down，CP与LPF进一步将脉冲信号up、down转化为稳定的控制信号vc。vc不但控制参考时钟在VCDL中的延迟时间，而且反馈回电荷泵，调整电荷泵的电流大小，这样经过有限个时钟周期后，参考时钟和反馈时钟之间的相位差为0，从而达到锁相的目的。当延时锁相环锁定之后，可以将VCDL的输出信号接入倍频电路，获得倍频信号。倍频信号。倍频信号。
【技术实现步骤摘要】
一种快速锁定延时锁相环
[0001]本专利技术属于集成电路
，涉及一种根据电压值大小来改变电荷泵的充放电电流大小，从而达到快锁定的延时锁相环电路。
技术介绍
[0002]在信息技术高速发展的今天，锁相环的提出是为了解决接收机的同步接收问题，特别是空间技术的发展极大地推动了锁相环技术的发展。基于压控延时线的延时锁相环因为其优良的性能也备受关注，其具有无条件稳定、抗干扰能力强等特点。
[0003]延时锁相环可以消除时钟延时，实现零传输延时，使时钟输入信号与整个芯片内部时钟之间的偏差最小。延时锁相环不仅具有锁相的功能，还具有倍频的功能。
[0004]传统的延时锁相环结构如图1所示，该结构的缺点有如下几点：第一，三态结构的鉴频鉴相器需要不断比较两个时钟之间的相位差，可能是参考时钟提前于反馈时钟，也可能是反馈时钟提前于参考时钟，使整个鉴频鉴相器工作变得复杂；第二，传统电荷泵电流为固定一种电流，不具有选择性，容易引起系统的不稳定性，且使延时锁相环锁定时间趋于保守。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术中存在的问题，如鉴频鉴相器鉴相复杂、固定一种电流、锁定时间保守等，本专利技术提供了一种快速锁定延时锁相环。
[0006]本专利技术通过如下技术方案实现：
[0007]一种快速锁定延时锁相环，包括鉴频鉴相器PFD、电荷泵CP、低通滤波器LPF、压控延时线VCDL及倍频电路；所述鉴频鉴相器用于比较参考时钟和反馈时钟之间的相位差，产生时钟周期固定的输出信号up和down；所述up和down信号作为电荷泵的输入信号，经过低通滤波器电容的充放电，产生输出电压vc；vc与参考时钟进入压控延时线，获得多相位输出时钟，其中一个输出时钟反馈回鉴频鉴相器，做为鉴频鉴相器的一个输入时钟即反馈时钟；同时vc反馈回电荷泵控制电荷泵电流大小；压控延时线的多相位输出通过倍频电路，得到倍频输出。
[0008]进一步地，所述鉴频鉴相器结构由五个D触发器组成；所述五个触发器分别为D1、D2、D3、D4和D5触发器；所述输入参考时钟与反馈时钟分别与控制信号en进行与操作，产生rclk时钟与bclk时钟，所述rclk时钟作为D2、D3、D4触发器的输入时钟，rclk时钟的反向作为D1触发器的复位信号，所述bclk时钟作为D5触发器的输入时钟，bclk时钟的反向作为D1触发器的输入时钟；所述D4、D5触发器组成传统三态结构鉴频鉴相器，进而得到输出up与down信号，在up与down信号到达D触发器复位信号之间设置缓冲器，用于增加up和down到达D4、D5触发器的复位延时。
[0009]进一步地，所述电荷泵由自偏置结构及核心模块组成；所述自偏置结构用于产生基准电流，所述基准电流产生基准电压bias供给核心模块作偏置电压，进而使核心模块产
生所需偏置电流。
[0010]进一步地，所述自偏置结构由自偏置电流、比较器模块及选择模块组成；所述自偏置电流没有输入信号，自己内部产生基准电流，再由该电流产生偏置电压信号b供给选择模块作输入信号；所述比较器的正输入端为vref，负输入端为vc,输出结果用于连接选择模块的栅极，控制其开启与关断，进而选择偏置电流大小供给核心模块。
[0011]进一步地，所述自偏置电流由mos管M1、M2、M3、M4以及电阻R1组成，所述M1管的栅极与漏极相连接，同时连接M2的栅极以及M3的漏极；所述M4管的栅极与漏极相连，同时连接M3的栅极以及M2的漏极，在M3的源极与地之间连接电阻R；
[0012]所述比较器模块由M9、M10、M11、M12、M13、M14及M15组成，所述比较器的正输入端连接vref，负输入端连接控制信号vc；vb为尾电源控制信号，vb分别连接M9和M12的栅极，M9的漏极分别连接M10、M11的源极，M10、M11为输入对管，M10的漏极分别连接M12的栅极与漏极，M11的漏极分别连接M13的漏极及M15的栅极，M12的栅极与M13的栅极相连接，M14的漏极与M15的漏极相连接作为输出out；
[0013]所述选择模块由M5、M6、M7、M8及反相器组成，所述比较器模块的输出分为两路，一路输出直接连接选择模块M6的栅极，另一路连接选择模块反相器INV1的输入，反相器的输出连接M5的栅极，M5的源极与M7的栅极相连接，M6的源极与M8的栅极相连，M5、M6的漏极与自偏置电流结构M4的栅极相连接；M5、M6的漏极与自偏置电流结构M4的栅极b相连接，M5与M6起到开关的作用，当M5与M6开启时，M7、M8与自偏置结构M4成镜像，M7、M8的漏极作为输出偏置电压bias供给电荷泵核心模块。
[0014]进一步地，所述电荷泵核心模块由电流镜及单位增益运放器组成，M16、M17及M18组成一组电流镜，M23及M24组成另外一组电流镜；所述电荷泵的偏置电压bias来自自偏置结构M7、M8的漏极，其连接M16、M17、M18的栅极，且M16的栅极与漏极相连接；M17的漏极与M25的栅极和漏极相连接，所述M25用于调节电流，且M25的源极与M23的栅极和漏极相连接，M23和M24的栅极相连接；up、down为鉴频鉴相器产生的输出信号，up_b、down_b分别为up、down的反向信号；up、up_b、down、down_b分别连接M20、M19、M22以及M21的栅极，M18的漏极与M19、M20的源极相连接，M19的漏极与M21的漏极同时连接单位增益运放器的输出端，单位增益运放器的负输入端与单位增益运放器的输出相连接，M21、M22的源极同时与M24的漏极相连接，M20的漏极与M22的漏极同时连接单位增益运放器的正输入端，作为输出vc。
[0015]进一步地，所述压控延时线模块采取推挽型延时单元结构，由33个压控延时单元首尾相接组成，所述压控延时单元由电流源、M26、M27、M28、M29、反相器组成，M26与M27的栅极相连接作为输入in，第一个延时单元输入in为参考时钟refclk，M26的漏极与M27的漏极相连接经过两个反相器输出为out1,即clk<0>,同时连接M28与M29的栅极，M28与M29的漏极相连接作为输出out,out经过三个反相器输出为out2，即clk<2>，out连接下一个延时单元的输入in,经过33个压控延时单元，输出65个时钟，即clk<0>至clk<63>,backclk作为第65个时钟输出。
[0016]进一步地，所述倍频电路由与门和反相器组成，输入信号clk<0>与clk<2>的反向进行与操作得到p1，clk<2>与clk<4>的反向进行与操作得到n1,pi、ni与clk之间的关系可以用如下式子表示：
[0017]p
i
＝clk＜4i-4＞
×
clkn＜4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种快速锁定延时锁相环，其特征在于，包括鉴频鉴相器PFD、电荷泵CP、低通滤波器LPF、压控延时线VCDL及倍频电路；所述鉴频鉴相器用于比较参考时钟和反馈时钟之间的相位差，产生时钟周期固定的输出信号up和down；所述up和down信号作为电荷泵的输入信号，经过低通滤波器电容的充放电，产生输出电压vc；vc与参考时钟进入压控延时线，获得多相位输出时钟，其中一个输出时钟反馈回鉴频鉴相器，做为鉴频鉴相器的一个输入时钟即反馈时钟；同时vc反馈回电荷泵控制电荷泵电流大小；压控延时线的多相位输出通过倍频电路，得到倍频输出。2.如权利要求1所述的一种快速锁定延时锁相环，其特征在于，所述鉴频鉴相器结构由五个D触发器组成；所述五个触发器分别为D1、D2、D3、D4和D5触发器；所述输入参考时钟与反馈时钟分别与控制信号en进行与操作，产生rclk时钟与bclk时钟，所述rclk时钟作为D2、D3、D4触发器的输入时钟，rclk时钟的反向作为D1触发器的复位信号，所述bclk时钟作为D5触发器的输入时钟，bclk时钟的反向作为D1触发器的输入时钟；所述D4、D5触发器组成传统三态结构鉴频鉴相器，进而得到输出up与down信号，在up与down信号到达D触发器复位信号之间设置缓冲器，用于增加up和down到达D4、D5触发器的复位延时。3.如权利要求1所述的一种快速锁定延时锁相环，其特征在于，所述电荷泵由自偏置结构及核心模块组成；所述自偏置结构用于产生基准电流，所述基准电流产生基准电压bias供给核心模块作偏置电压，进而使核心模块产生所需偏置电流。4.如权利要求1所述的一种快速锁定延时锁相环，其特征在于，所述自偏置结构由自偏置电流、比较器模块及选择模块组成；所述自偏置电流没有输入信号，自己内部产生基准电流，再由该电流产生偏置电压信号b供给选择模块作输入信号；所述比较器的正输入端为vref，负输入端为vc,输出结果用于连接选择模块的栅极，控制其开启与关断，进而选择偏置电流大小供给核心模块。5.如权利要求1所述的一种快速锁定延时锁相环，其特征在于，所述自偏置结构由自偏置电流、比较器模块及选择模块组成；所述自偏置电流没有输入信号，自己内部产生基准电流，再由该电流产生偏置电压信号b供给选择模块作输入信号；所述比较器的正输入端为vref，负输入端为vc,输出结果用于连接选择模块的栅极，控制其开启与关断，进而选择偏置电流大小供给核心模块。6.如权利要求1所述的一种快速锁定延时锁相环，其特征在于，所述电荷泵核心模块由电流镜及单位增益运放器组成，M16、M17及M18组成一组电流镜，M23及M24组成另外一组电流镜；所述电荷泵的偏置电压bias来自自偏置结构M7、M8的漏极，其连接M16、M17、M18的栅极，且M16的栅极与漏...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷景志，刘强，常玉春，蒋佳奇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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