抗环境干扰的采样锁相环系统及方法与流程

本发明实施例涉及时钟发生器，特别涉及一种抗环境干扰的采样锁相环系统及方法。

背景技术：

1、锁相环时钟发生器用于通过接收一个参考时钟，通过负反馈环路对系统中的压控振荡器（vco）进行调节，使其相位和频率均与参考时钟对齐（包括相位对齐：vco输出相位与参考时钟相位差形成固定的相位差；及频率对齐：vco输出频率与参考时钟相等或成为相应的倍数关系），vco进一步通过分频器和倍频器，产生系统所需的时钟。然而传统锁相环时钟发生器会有较大的相位噪声。随着技术的发展，如今的采样锁相环中的采样鉴相结构能够在相同的电流消耗下提供一个更大的鉴相增益，更大的鉴相增益能够更好的抑制锁相环内部pd和cp模块的噪声对输出相位噪声的影响。

2、然而，如今的采样鉴相结构的鉴相增益的波动变化较大，在一些情况下鉴相增益随环境变化的最小和最大两个极端，其值的差异甚至有可能高达数倍，严重影响了采样锁相环的性能稳定性和不同环境下的应用范围，从而造成时钟发生器在不同环境下信号性能不稳定的问题。

技术实现思路

1、本发明实施方式的目的在于提供一种抗环境干扰的采样锁相环系统及方法，可以提高采样锁相环系统中的f-3db带宽对于环境变化的鲁棒性，从而提高采样锁相环时钟发生器的性能稳定性。

2、为解决上述技术问题，本发明的其中一个实施方式提供了一种抗环境干扰的采样锁相环系统，包括相位锁定环路及频率锁定环路，其特征在于，所述相位锁定环路，包括采样锁相环路及抗环境干扰电路；

3、所述采样锁相环路是由采样鉴相器、基于电压转电流的电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、第一分频器首尾依次连接形成的闭合电路，用于根据外界输入的参考时钟信号生成系统输出时钟信号；

4、所述抗环境干扰电路属于所述采样锁相环路的一外接部分；

5、所述抗环境干扰电路包括峰值检测器、脉宽脉冲产生器，由所述采样鉴相器、峰值检测器、脉宽脉冲产生器及基于电压转电流的电荷泵依次连接形成，用于根据所述峰值检测器生成的峰值检测幅度，利用所述脉宽脉冲产生器产生一个开关脉冲信号发送至所述基于电压转电流的电荷泵中，所述开关脉冲信号用于控制所述基于电压转电流的电荷泵的平均输出电流大小。

6、另外，所述抗环境干扰电路中，所述峰值检测器用于从所述采样鉴相器中获取输入至所述采样鉴相器的第一分频缓冲信号，并对所述第一分频缓冲信号进行峰值幅度检测，并将峰值幅度检测结果发送至所述脉宽脉冲产生器中；

7、所述第一分频缓冲信号是由所述第一分频器产生的第一分频信号进入一个缓冲器后得到的信号；

8、所述脉宽脉冲产生器用于根据所述峰值检测器的峰值幅度检测结果及外界输入的参考时钟信号，生成开关脉冲信号，并将所述开关脉冲信号发送至所述基于电压转电流的电荷泵中。

9、另外，所述脉宽脉冲产生器由电压控制延迟线、与门、非门、缓冲器连接形成，用于使得所述开关脉冲信号的脉宽由输入控制电压决定；

10、第一个缓冲器分别连接至电压控制延迟线及所述非门上，用于获取参考时钟信号，并将所述参考时钟信号发送给电压控制延迟线，也用于将所述参考时钟信号发送给所述非门；

11、所述电压控制延迟线分别连接所述第一个缓冲器、峰值检测器及与门，用于根据所述峰值检测器生成的峰值幅度检测结果及所述第一个缓冲器输出的参考时钟信号，生成延迟时钟信号，并将所述延迟时钟信号发送至所述与门；

12、所述与门连接第二缓冲器，用于对所述延迟时钟信号及非时钟信号进行与操作，得到脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述第二缓冲器；

13、所述第二缓冲器用于保持所述脉冲信号的信号驱动能力，得到根据输入控制电压可变的开关脉冲信号。

14、另外，所述采样锁相环路中，所述采样鉴相器用于比较从所述第一分频器中获取的第一分频信号与外界输入的参考时钟信号之间的相位差，并产生一个与所述相位差成比例的电压信号；所述基于电压转电流的电荷泵用于接收来自所述采样鉴相器的电压信号，并将所述电压信号中的鉴相信息转换为所述环路滤波器需要的电流信号；所述环路滤波器用于滤除所述电流信号中的高频噪声，输出稳定平滑的控制电压；所述压控振荡器用于通过所述控制电压来生成初始系统时钟信号或系统时钟信号；所述第一分频器用于将所述初始系统时钟信号，根据预设的第一分频比进行分频，生成第一分频信号，输出给所述采样鉴相器。

15、另外，所述频率锁定环路是由鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器及第二分频器首尾依次连接形成的闭合电路，用于通过频率锁定对所述相位锁定环路的相位锁定进行辅助。

16、所述频率锁定环路中，所述鉴频鉴相器用于检测所述第二分频器生成的第二分频信号与外界输入的参考时钟信号之间的相位和频率差异，输出鉴相脉冲信号；所述电荷泵用于将所述鉴相脉冲信号转化为所述环路滤波器需要的电流信号；所述第二分频器用于将所述压控振荡器生成的系统时钟信号按照预设的第二分频比进行分频，输出较所述系统时钟信号更低频率的第二分频信号。

17、本发明的一个具体实施方式还提供了一种控制所述抗环境干扰的采样锁相环系统的方法，包括：

18、获取外界输入的参考时钟信号，利用预构建的相位锁定环路中的采样锁相环路，根据所述参考时钟信号，生成初始系统时钟信号；

19、采样锁相环路中，利用所述抗环境干扰电路中的峰值检测器对所述初始系统时钟信号进行检测，得到峰值检测结果；

20、利用所述抗环境干扰电路中的脉宽脉冲产生器，根据所述峰值检测结果及所述参考时钟信号，生成开关脉冲信号；

21、利用所述采样锁相环路中的采样鉴相器，对所述参考时钟信号及所述初始系统时钟信号进行鉴相采集，生成鉴相信号；

22、利用所述采样锁相环路中的基于电压转电流的电荷泵，根据所述开关脉冲信号，对所述鉴相信号进行相位差信息提取，得到稳定电流信号；

23、利用所述采样锁相环路中的环路滤波器对所述稳定电流信号进行高频噪声滤波操作，得到稳定电压信号，及利用所述采样锁相环路中的压控振荡器，根据所述稳定电压信号，生成系统时钟信号。

24、本发明实施例中，通过构建的抗环境干扰的采样锁相环系统中的带宽公式中对环境敏感的变量ain、p进行克服敏感解决，结合在锁相环电路中，特定情况下gm，kvco及 r本身对环境变化不敏感的特点，使锁相环的带宽能够在不同的环境条件下保持恒定不变，从而降低环境变化对锁相环的环路带宽的影响，有效提高了锁相环的性能稳定性和环境适应性。因此，本发明提供一种抗环境干扰的采样锁相环系统及方法，能够提高采样锁相环的对环境稳定性。

技术特征：

1.一种抗环境干扰的采样锁相环系统，包括相位锁定环路及频率锁定环路，其特征在于，所述相位锁定环路，包括采样锁相环路及抗环境干扰电路；

2.根据权利要求1所述的抗环境干扰的采样锁相环系统，其特征在于，所述抗环境干扰电路中，所述峰值检测器用于从所述采样鉴相器中获取输入至所述采样鉴相器的第一分频缓冲信号，并对所述第一分频缓冲信号进行峰值幅度检测，并将峰值幅度检测结果发送至所述脉宽脉冲产生器中；

3.根据权利要求1所述的抗环境干扰的采样锁相环系统，其特征在于，所述脉宽脉冲产生器由电压控制延迟线、与门、非门、缓冲器连接形成，用于使得所述开关脉冲信号的脉宽由输入控制电压决定；

4.根据权利要求1所述的抗环境干扰的采样锁相环系统，其特征在于，所述采样锁相环路中，所述采样鉴相器用于比较从所述第一分频器中获取的第一分频信号与外界输入的参考时钟信号之间的相位差，并产生一个与所述相位差成比例的电压信号；所述基于电压转电流的电荷泵用于接收来自所述采样鉴相器的电压信号，并将所述电压信号中的鉴相信息转换为所述环路滤波器需要的电流信号；所述环路滤波器用于滤除所述电流信号中的高频噪声，输出稳定平滑的控制电压；所述压控振荡器用于通过所述控制电压来生成初始系统时钟信号或系统时钟信号；所述第一分频器用于将所述初始系统时钟信号，根据预设的第一分频比进行分频，生成第一分频信号，输出给所述采样鉴相器。

5.根据权利要求1所述的抗环境干扰的采样锁相环系统，其特征在于，所述频率锁定环路是由鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器及第二分频器首尾依次连接形成的闭合电路，用于通过频率锁定对所述相位锁定环路的相位锁定进行辅助。

6.根据权利要求5所述的抗环境干扰的采样锁相环系统，其特征在于，所述频率锁定环路中，所述鉴频鉴相器用于检测所述第二分频器生成的第二分频信号与外界输入的参考时钟信号之间的相位和频率差异，输出鉴相脉冲信号；所述电荷泵用于将所述鉴相脉冲信号转化为所述环路滤波器需要的电流信号；所述第二分频器用于将所述压控振荡器生成的系统时钟信号按照预设的第二分频比进行分频，输出较所述系统时钟信号更低频率的第二分频信号。

7.一种利用权利要求1至6任意一项所述抗环境干扰的采样锁相环系统执行的方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结本发明实施例涉及时钟发生器技术领域，公开了一种抗环境干扰的采样锁相环系统，所述系统的抗环境干扰的采样锁相环路，由采样鉴相器、峰值检测器、脉宽脉冲产生器及基于电压转电流的电荷泵依次连接形成，用于根据峰值检测器生成的峰值检测幅度，利用脉宽脉冲产生器产生一个开关脉冲信号发送至基于电压转电流的电荷泵中，开关脉冲信号用以控制基于电压转电流的电荷泵的输出平均电流大小，基于电压转电流的电荷泵生成输出电流至环路滤波器，进而环路滤波器的输出控制压控振荡器。经过本发明的电路、方法，使得采样锁相环系统的f‑3dB带宽可以不随环境的变化而变化，实现了使采样锁相环系统抗环境干扰的目的。技术研发人员：杨锦城,许长喜受保护的技术使用者：宁波奥拉半导体股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25