一种基于两点注入技术的直接调制VCO展频时钟发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于两点注入技术的直接调制VCO展频时钟发生器，包括晶振F

【技术实现步骤摘要】
一种基于两点注入技术的直接调制VCO展频时钟发生器


[0001]本专利技术涉及展频时钟发生器领域，是一种基于两点注入技术的直接调制VCO展频时钟发生器。

技术介绍

[0002]随着CMOS技术的发展，为满足系统的高性能应用需求，电子器件的工作频率也在不断提高。高速时钟在有线通信系统中至关重要，因为它们为发送或接收数据提供可靠的时序。如今，随着PCIe、USB或SATA等有线系统数据速率的快速提高，高速时钟引起的电磁干扰(EMI)问题变得越来越重要。过高的电磁干扰会对通信系统造成灾难性的损害。展频时钟(SSC)作为一种有效的、低成本的方法来降低电磁干扰，一直以来是研究的热点话题。
[0003]展频时钟发生器中，不同轮廓的调制信号形式，也拥有着不同的EMI降低效果，常见的调制信号轮廓有三角波调制、正弦波调制、Hershey
‑
Kiss调制。如图2，正弦波调制展频时钟输出频率跟随正弦波变化，其频谱旁瓣比中间频率幅度高的多，导致EMI降低效果不理想；三角波调制展频时钟输出频率跟随三角波线性变化，频谱旁瓣峰值更低，频谱中心更平坦，因此，三角波调制比正弦波调制EMI降低效果更佳。Hershey
‑
Kiss调制与三角波调制相比，输出频率的峰值能量能得到更大的衰减，但是由于难以获得较为理想的Hershey
‑
Kiss调制信号，所以在电路实现中，我们更加希望采用的是三角波调制信号。
[0004]针对基于锁相环(PLL)的直接调制VCO展频时钟发生器结构已经提出了一些技术。如图3，通过在环路滤波器LPF中的电阻R1和电阻R2之间注入调制电流I
mod
，电容C1和C2充当积分作用，在V
b
点生成三角波调制信号，此结构需要满足R1C1＝R2C2的先决条件才能获得理想的积分效果，并且通过引入电阻R3和电容C3抑制由于展频操作带来的尖峰(Spikes)。基于相同的直接调制VCO原理，如图4，通过在环路滤波器LPF中的电阻R1和电容C1之间注入调制电流I
mod
，引入额外一路电流I
P2
和单位增益缓冲器U1，实现电容倍增技术，减小直接调制VCO结构PLL环路带宽较小而导致的巨大电容C1，节省面积成本，在满足条件f
mod
<<1/(2πR1C2)时，电容C1充当积分作用，在V
dump
点生成三角波调制信号。通过引入电阻R3和电容C3来进一步抑制参考杂散。
[0005]通过以上两种技术实现展频时钟，由于PLL负反馈环路和展频时钟的实现，时域上，鉴频鉴相器PFD模块会持续输出UP或DN信号使得控制电压上会出现尖峰(Spikes)，为了消除尖峰以及对PLL参考杂散进一步的抑制，两种结构均引入了电阻R3和电容C3，与此同时，原本接近理想的三角波调制信号，会由于PLL环路带宽的选取不够小和环路滤波器的低通特性，其高频分量会被滤除导致其衰减为接近正弦波的调制信号，恶化了EMI降低效果，如果EMI降低无法达到现行通信标准，通信系统仍然会遭受损害。因此，专利技术一款拥有良好EMI降低效果的展频时钟发生器具有重要意义。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于两点注入技术的直接调制VCO
展频时钟发生器，通过在环路滤波器LPF中的电阻R1和电容C1之间注入调制电流I
mod
的同时，增加一路补偿电流I
com
注入环路滤波器LPF中的电阻R3和电容C3之间，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种基于两点注入技术的直接调制VCO展频时钟发生器，包括晶振F
REF
、鉴频鉴相器PFD、电荷泵CP1、可编程电荷泵CP2、可编程电荷泵CP3、环路滤波器LPF、压控振荡器VCO、分频器DIV1、分频器DIV2、分频器DIV3。所述分频器DIV1与晶振F
REF
相连提供PLL锁定需要的参考频率PLL
REF
，所述分频器DIV2与晶振F
REF
相连产生两个差分方波调制信号UP2和DN2，所述鉴频鉴相器PFD和分频器DIV1相连鉴别PLL
REF
信号和PLL
FB
信号频率和相位差产生UP和DN信号，所述电荷泵CP1和鉴频鉴相器PFD相连，根据UP和DN信号产生电流I
CP
注入环路滤波器，所述可编程电荷泵CP2和可编程电荷泵CP3均与分频器DIV2相连，分别产生调制电流I
mod
和补偿电流I
com
注入环路滤波器LPF产生三角波调制信号，所述环路滤波器LPF与电荷泵CP1、可编程电荷泵CP2和可编程电荷泵CP3相连，分别将电流I
CP
、调制电流I
mod
、补偿电流I
com
转化为压控振荡器VCO的控制电压V
ctrl
，所述压控振荡器VCO和环路滤波器LPF相连，根据环路滤波器LPF输出控制电压V
ctrl
产生输出时钟信号，实现时域上频率的调制变化，所述分频器DIV3与压控振荡器VCO相连产生反馈信号PLL
FB
反馈连接回鉴频鉴相器PFD输入端，实现PLL的最终锁定。
[0008]优选的，所述环路滤波器LPF由电阻R1、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成，所述电容C1一端接地，另一端和电阻R1相连，所述电阻R1一端和电容C1相连，另一端和电容C2、电阻R3相连于一点，所述电容C2一端接地，另一端和电阻R1、电阻R3相连于一点，所述电阻R3一端和电阻R1、电容C2相连于一点，另一端和电容C3、电阻R4相连于一点，所述电容C3一端接地，另一端和电阻R3、电阻R4相连于一点，所述电阻R4一端和电阻R3、电容C3相连于一点，另一端和电容C4相连，所述电容C4一端接地，另一端和电阻R4相连。整体环路滤波器LPF由四阶组成，拥有四个极点，因此所述整体PLL为五阶二型PLL环路。
[0009]优选的，所述环路滤波器LPF与所述电荷泵CP1、所述可编程电荷泵CP2、所述可编程电荷泵CP3均有连接。所述电荷泵CP1输出与所述环路滤波器LPF中电阻R1和电容C2之间相连于一点。电荷泵CP1产生PLL主环路电流I
CP
注入所述环路滤波器LPF中电阻R1和电容C2之间。所述可编程电荷泵CP2输出与所述环路滤波器LPF中电阻R1和电容C1之间相连于一点。可编程电荷泵CP2产生调制电流I
mod
注入所述环路滤波器LPF中电阻R1和电容C1之间。所述可编程电荷泵CP3输出与所述环路滤波器LPF中电阻R3、电阻R4、电容C3之间相连于一点。可编程电荷泵CP3产生补偿电流I
com
注入所述环路滤波器LPF中电阻R3和电容C3之间。其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于两点注入技术的直接调制VCO展频时钟发生器，包括晶振F
REF
、鉴频鉴相器PFD、电荷泵CP1、可编程电荷泵CP2、可编程电荷泵CP3、环路滤波器LPF、压控振荡器VCO、分频器DIV1、分频器DIV2、分频器DIV3。所述分频器DIV1与晶振F
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相连提供PLL锁定需要的参考频率PLL
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，所述分频器DIV2与晶振F
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相连产生两个差分方波调制信号UP2和DN2，所述鉴频鉴相器PFD和分频器DIV1相连鉴别PLL
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信号和PLL
FB
信号频率和相位差产生UP和DN信号，所述电荷泵CP1和鉴频鉴相器PFD相连，根据UP和DN信号产生电流I
CP
注入环路滤波器，所述可编程电荷泵CP2和可编程电荷泵CP3均与分频器DIV2相连，分别产生调制电流I
mod
和补偿电流I
com
注入环路滤波器LPF产生三角波调制信号，所述环路滤波器LPF与电荷泵CP1、可编程电荷泵CP2和可编程电荷泵CP3相连，分别将电流I
CP
、调制电流I
mod
、补偿电流I
com
转化为压控振荡器VCO的控制电压V
ctrl
，所述压控振荡器VCO和环路滤波器LPF相连，根据环路滤波器LPF输出控制电压V
ctrl
产生输出时钟信号，实现时域上频率的调制变化，所述分频器DIV3与压控振荡器VCO相连产生反馈信号PLL
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反馈连接回鉴频鉴相器PFD输入端，实现PLL的最终锁定。2.根据权利要求1所述的基于两点注入技术的直接调制VCO展频时钟发生器，其特征在于：所述环路滤波器LPF由电阻R1、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟煦，朱武，耿锦霞，武胡，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：