鎖相環輸出信號的頻率切換方法、電路及時鐘產生裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及了一種鎖相環輸出信號的頻率切換方法、電路及時鐘產生裝置，該頻率切換方法包括：獲取壓控振蕩器的頻段控制信號，并判斷所述頻段控制信號是否發生變化；在所述頻段控制信號發生變化時，獲取鎖相環的輸入信號和反饋信號，并根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態，所述鎖相環的狀態包括鎖定狀態和失鎖狀態；在當前狀態為失鎖狀態時，對鎖相環的輸出信號進行降頻處理，并將降頻處理后的信號作為時鐘信號；在當前狀態為鎖定狀態時，直接將鎖相環的輸出信號作為時鐘信號。實施本發明專利技術的技術方案，能夠更低成本、更可靠、更快速提供可用時鐘，能提高軟件運行效能，節省功耗。

【技術實現步驟摘要】
鎖相環輸出信號的頻率切換方法、電路及時鐘產生裝置
本專利技術涉及鎖相環領域，尤其涉及一種鎖相環輸出信號的頻率切換方法、電路及時鐘產生裝置。
技術介紹
鎖相環路是一種反饋控制電路，稱為鎖相環(Phase-LockedLoop，簡稱PLL)。他利用外部輸入的參考信號控制環路內部振蕩信號的頻率和相位。在處理電子信號過程中，因鎖相環可以實現輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環通常廣泛應用于閉環跟蹤電路。在時鐘領域，時鐘鎖相環被廣泛應用于時鐘的生成。如圖1所示，時鐘鎖相環通常由幾個部分組成：鑒相器PD、環路濾波器LPF、壓控振蕩器VCO和環路分頻器LPDIV。鑒相器PD，是一個完成相位比較的單元。其作用是比較輸入信號Fin和反饋信號Fback之間的相位差。它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差。低通濾波器LPF，是一個有源或無源低通濾波器。其作用是濾除鑒相器輸出電壓中的高頻分量(包括混頻及其他的高頻噪聲)，起到平滑濾波的作用，最終輸出控制信號Vc。通常由電阻、電容或電感等組成，有時也包含運算放大器。壓控振蕩器VCO，是一個振蕩頻率受壓控電壓信號控制的振蕩器，其振蕩頻率與壓控電壓信號之間成線性關系。振蕩器VCO根據控制信號Vc輸出對應的振蕩頻率Fosc。在一些場合，時鐘需求范圍需要比較大，例如從50M到1200M。若采用單一頻段的VCO，將導致電壓對頻率的增益Kvco很大，因此細微的電壓波動更容易導致輸出頻率的抖動，從而抖動(jitter)變大。技術手段上，可以將VCO設計成部分重疊的多個頻段。例如一個低頻段提供50MHz到900MHz的振蕩，另外一個高頻段提供700MHz到1.9G的振蕩。當需要輸出較高頻率時，系統選擇振蕩器的高頻段；需要輸出低頻時，選擇另外一個。環路分頻器LPDIV，決定了輸入和輸出時鐘的倍率，可是整數也可以是小數。關系是Fosc＝N(lpdiv)*Fin。對于普通的PLL，輸出頻率Fout就是VCO頻率Fosc，而且，眾所周知，描述二階鎖相環的方程是一個二階非線性微分方程(觀察鎖定過程)。二階鎖相環系統中VCO可以看成是一個理想的積分器。所以從系統的角度來看，如果LPF是一階的，則PLL可以看成一個二階系統。通常來說，PLL時鐘鎖定后，由于反饋時鐘與輸入時鐘的相位差穩定，因此能夠輸出穩定的時鐘。當系統需要改變PLL的輸出頻率Fout時，一般只需改變環路分頻器對應的系數即可。但是，在一些實際場合中，系統要求的時鐘范圍很大，例如從50M到1200M。若采用單一頻段的VCO，將導致電壓對頻率的增益Kvco很大，因此細微的電壓波動更容易導致輸出頻率的抖動，從而抖動jitter變大。因此可以將VCO設計成具有部分重疊的多個頻段。例如低頻段50M到900MHz，高頻段700MHz到1.9G。當需要輸出較高頻率時，系統選擇VCO的高頻段。在VCO是多頻段的VCO時，雖然VCO在環路內，但是多頻段VCO具有明顯特殊性，即，VCO的壓控電壓信號Vc是由環路LPF輸出的，是真正環路受控點，環路帶寬很大程度上是由LPF決定的，相對于最終輸出點是具有高通特性的。當直接改變VCO頻段，而不改變Vc時，相對輸出Fout是沖擊式的瞬間響應，因此直接影響輸出，在很多情況下將帶來嚴重過沖問題。當發生過沖情況時，若后級CPU無法運行在如此高頻率，例如最多只能工作在1.2GHz頻率(雖然對于750MHz已經有非常大裕度)，則將直接導致系統出錯。為了不讓系統崩潰，就要求大幅度調高電壓。但是，即使調高電壓，CPU運行速度也無法一直提高，例如無法提高到245％。這樣情況下，必須增加額外硬件的解決方式，防止過沖。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于，針對現有技術中在通過改變壓控振蕩器的頻段來調整PLL輸出時鐘時會發生過沖的缺陷，提供一種鎖相環輸出信號的頻率切換方法、電路及時鐘產生裝置，可降低過沖風險。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種鎖相環輸出信號的頻率切換方法，所述鎖相環包括鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器及環路分頻器，所述壓控振蕩器為多頻段的壓控振蕩器，在切換鎖相環輸出信號的頻率時，若需要調整壓控振蕩器的頻段，則進行以下步驟：獲取壓控振蕩器的頻段控制信號，并判斷所述頻段控制信號是否發生變化；在所述頻段控制信號發生變化時，獲取鎖相環的輸入信號和反饋信號，并根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態，所述鎖相環的狀態包括鎖定狀態和失鎖狀態；在當前狀態為失鎖狀態時，對鎖相環的輸出信號進行降頻處理，并將降頻處理后的信號作為時鐘信號；在當前狀態為鎖定狀態時，直接將鎖相環的輸出信號作為時鐘信號。優選地，在所述頻段控制信號發生變化時，獲取鎖相環的輸入信號和反饋信號，并根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態，包括：在所述頻段控制信號發生變化時，根據所述頻段控制信號判斷是否是從低頻段切換至高頻段；在從低頻段切換至高頻段時，再獲取鎖相環的輸入信號和反饋信號，并根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態。優選地，根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態，包括：將所述輸入信號與所述反饋信號進行比較，并判斷兩者的差異是否小于閾值；若預設時段內兩者的差異均小于閾值，則確定鎖相環的當前狀態為鎖定狀態；若預設時段內兩者的差異不小于閾值，則確定鎖相環的當前狀態為失鎖狀態。優選地，對鎖相環的輸出信號進行降頻處理，包括：通過降頻裝置對鎖相環的輸出信號進行降頻處理，而且，滿足以下條件：N(bnddiv)≥Fband_h(vc)/Fband_l(vc)，其中，N(bnddiv)為所述降頻裝置的降頻系數，Fband_h(vc)為在頻率切換前的壓控電壓信號vc的控制下，高頻段的壓控振蕩器輸出信號的頻率，Fband_l(vc)為在頻率切換前的壓控電壓信號vc的控制下，低頻段的壓控振蕩器輸出信號的頻率。本專利技術還構造一種鎖相環輸出信號的頻率切換電路，所述鎖相環包括鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器及環路分頻器，所述頻率切換電路包括：控制檢測模塊，用于獲取壓控振蕩器的頻段控制信號，并判斷所述頻段控制信號是否發生變化；狀態檢測模塊，用于在所述頻段控制信號發生變化時，獲取鎖相環的輸入信號和反饋信號，并根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態，所述鎖相環的狀態包括鎖定狀態和失鎖狀態；安全降頻模塊，用于在當前狀態為失鎖狀態時，對鎖相環的輸出信號進行降頻處理，并將降頻處理后的信號作為時鐘信號；在當前狀態為鎖定狀態時，直接將鎖相環的輸出信號作為時鐘信號。優選地，所述控制檢測模塊包括第三延時器及同或門，其中，所述第三延時器的輸入端連接所述壓控振蕩器的控制端，以用于輸入頻段控制信號，所述第三延時器的輸出端連接所述同或門的第一輸入端，所述同或門的第二輸入端連接所述壓控振蕩器的控制端，所述同或門的輸出端連接所述狀態檢測模塊。優選地，所述狀態檢測本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種鎖相環輸出信號的頻率切換方法，所述鎖相環包括鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器及環路分頻器，所述壓控振蕩器為多頻段的壓控振蕩器，其特征在于，在切換鎖相環輸出信號的頻率時，若需要調整壓控振蕩器的頻段，則進行以下步驟：/n獲取壓控振蕩器的頻段控制信號，并判斷所述頻段控制信號是否發生變化；/n在所述頻段控制信號發生變化時，獲取鎖相環的輸入信號和反饋信號，并根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態，所述鎖相環的狀態包括鎖定狀態和失鎖狀態；/n在當前狀態為失鎖狀態時，對鎖相環的輸出信號進行降頻處理，并將降頻處理后的信號作為時鐘信號；/n在當前狀態為鎖定狀態時，直接將鎖相環的輸出信號作為時鐘信號。/n

【技術特征摘要】
1.一種鎖相環輸出信號的頻率切換方法，所述鎖相環包括鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器及環路分頻器，所述壓控振蕩器為多頻段的壓控振蕩器，其特征在于，在切換鎖相環輸出信號的頻率時，若需要調整壓控振蕩器的頻段，則進行以下步驟：
獲取壓控振蕩器的頻段控制信號，并判斷所述頻段控制信號是否發生變化；
在所述頻段控制信號發生變化時，獲取鎖相環的輸入信號和反饋信號，并根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態，所述鎖相環的狀態包括鎖定狀態和失鎖狀態；
在當前狀態為失鎖狀態時，對鎖相環的輸出信號進行降頻處理，并將降頻處理后的信號作為時鐘信號；
在當前狀態為鎖定狀態時，直接將鎖相環的輸出信號作為時鐘信號。


2.根據權利要求1所述的鎖相環輸出信號的頻率切換方法，其特征在于，在所述頻段控制信號發生變化時，獲取鎖相環的輸入信號和反饋信號，并根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態，包括：
在所述頻段控制信號發生變化時，根據所述頻段控制信號判斷是否是從低頻段切換至高頻段；
在從低頻段切換至高頻段時，獲取鎖相環的輸入信號和反饋信號，并根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態。


3.根據權利要求1所述的鎖相環輸出信號的頻率切換方法，其特征在于，根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態，包括：
將所述輸入信號與所述反饋信號進行比較，并判斷兩者的差異是否小于閾值；
若預設時段內兩者的差異均小于閾值，則確定鎖相環的當前狀態為鎖定狀態；
若預設時段內兩者的差異不小于閾值，則確定鎖相環的當前狀態為失鎖狀態。


4.根據權利要求1所述的鎖相環輸出信號的頻率切換方法，其特征在于，對鎖相環的輸出信號進行降頻處理，包括：
通過降頻裝置對鎖相環的輸出信號進行降頻處理，而且，滿足以下條件：
N(bnddiv)≥Fband_h(vc)/Fband_l(vc)，
其中，N(bnddiv)為所述降頻裝置的降頻系數，Fband_h(vc)為在頻率切換前的壓控電壓信號vc的控制下，高頻段的壓控振蕩器輸出信號的頻率，Fband_l(vc)為在頻率切換前的壓控電壓信號vc的控制下，低頻段的壓控振蕩器輸出信號的頻率。


5.一種鎖相環輸出信號的頻率切換電路，所述鎖相環包括鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器及環路分頻器，其特征在于，所述頻率切換電路包括：
控制檢測模塊，用于獲取壓控振蕩器的頻段控制信號，并判斷所述頻段控制信號是否發生變化；
狀態檢測模塊，用于在所述頻段控制信號發生變化時，獲取鎖相環的輸入信號和反饋信號，并根據所述輸入信號及所述反饋信號確定鎖相環的當前狀態，所述鎖相環的狀態包括鎖定狀態和失鎖狀態；
安全降頻模...

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊江，
申請(專利權)人：炬芯珠海科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44