锁相环电路、锁相环电路的控制方法和锁相环设备与流程

本申请涉及锁相环，特别是涉及一种锁相环电路、锁相环电路的控制方法和锁相环设备。

背景技术：

1、锁相环是频率合成系统中的核心电路，能够输出稳定可控的高频时钟信号，被广泛应用于无线通信、雷达设备以及高速数字电路等场景。锁相环输出信号的频谱纯度直接决定整机系统性能，抑制输出信号中的杂散分量一直是锁相环设计中的重要目标。

2、一般，锁相环普遍采用鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器与分频器构成闭环架构。现有的参考杂散抑制方案通常是针对电荷泵做出改善，这会引入复杂的电路结构，导致硬件开销与功耗上升。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种能够在有效抑制参考杂散的同时避免引入复杂电路和功耗的锁相环电路、锁相环电路的控制方法和锁相环设备。

2、第一方面，本申请提供了一种锁相环电路，包括：

3、鉴频鉴相器，用于接收参考时钟信号和反馈时钟信号，以及根据参考时钟信号和反馈时钟信号生成第一脉冲信号；

4、伪随机信号生成器，用于接收参考时钟信号，根据参考时钟信号作为触发信号生成伪随机抖动信号；

5、锁定检测器，与鉴频鉴相器连接，用于根据参考时钟信号、第一脉冲信号和反馈时钟信号，检测锁相环电路的锁定状态；

6、选择输入电路，分别与鉴频鉴相器、伪随机信号生成器、锁定检测器连接，用于在锁定状态为锁定的情况下，根据伪随机抖动信号选择输出目标脉冲信号，目标脉冲信号包括第一脉冲信号或第二脉冲信号；其中，第二脉冲信号为第一脉冲信号延迟后的脉冲信号；

7、环路后端电路，分别与选择输入电路、鉴频鉴相器、锁定检测器连接，用于根据目标脉冲信号输出信号，根据输出信号生成反馈时钟信号。

8、在其中一个实施例中，第一脉冲信号包括充电脉冲信号和放电脉冲信号，选择输入电路包括：

9、控制单元，分别与伪随机信号生成器、锁定检测器连接，用于根据锁定状态和伪随机抖动信号，生成选择控制信号；

10、两个信号选择单元，每一信号选择单元分别与控制单元和鉴频鉴相器连接，信号选择单元包括直通支路和延迟支路，信号选择单元用于在锁定状态为锁定的情况下，根据选择控制信号选择导通直通支路或延迟支路，以输出目标脉冲信号；其中，

11、两个信号选择单元中的一个接收充电脉冲信号，两个信号选择单元中的另一个接收放电脉冲信号，充电脉冲信号对应的第二脉冲信号为延迟后的充电脉冲信号；放电脉冲信号对应的第二脉冲信号为延迟后的放电脉冲信号。

12、在其中一个实施例中，选择控制信号包括：第一选择信号和第二选择信号；控制单元包括：

13、逻辑与门，分别与伪随机信号生成器和锁定检测器连接，用于基于锁定状态和伪随机抖动信号，生成第一选择信号；

14、反相器，与逻辑与门和两个信号选择单元连接，用于根据第一选择信号生成第二选择信号。

15、在其中一个实施例中，信号选择单元包括：

16、延迟单元，与鉴频鉴相器连接，用于基于第一脉冲信号，生成第二脉冲信号；

17、多路选择器，分别与延迟单元和控制单元连接，用于基于第一脉冲信号、第二脉冲信号和选择控制信号，生成目标脉冲信号。

18、在其中一个实施例中，伪随机信号生成器包括线性反馈移位寄存器。

19、在其中一个实施例中，选择输入电路还用于在锁定状态为锁定，且伪随机抖动信号为高电平信号的情况下，输出第二脉冲信号；在锁定状态为锁定，且伪随机抖动信号为低电平信号的情况下，输出第一脉冲信号。

20、在其中一个实施例中，选择输入电路还用于在锁定状态为未锁定的情况下，输出第一脉冲信号。

21、在其中一个实施例中，延迟单元，还用于对第一脉冲信号进行延时传输，得到时序延后的第二脉冲信号，延迟时长与鉴频鉴相器自身存在的延迟一致。

22、在其中一个实施例中，环路后端电路包括：

23、电荷泵，与选择输入电路连接，用于根据目标脉冲信号，生成电流信号；

24、低通滤波器，用于根据电流信号，生成控制电压；

25、压控振荡器，用于根据控制电压，生成输出信号；

26、分频器，分别与压控振荡器、鉴频鉴相器和锁定检测器连接，用于基于输出信号，生成反馈时钟信号。

27、第二方面，本申请提供了一种锁相环电路的控制方法，包括：

28、根据参考时钟信号作为触发信号生成伪随机抖动信号；

29、根据参考时钟信号、反馈时钟信号和鉴频鉴相器输出的第一脉冲信号，检测锁相环电路的锁定状态；

30、在锁定状态为锁定的情况下，根据伪随机抖动信号选择输出目标脉冲信号，目标脉冲信号包括第一脉冲信号或第二脉冲信号；其中，第二脉冲信号为第一脉冲信号延迟后的脉冲信号；

31、根据目标脉冲信号，生成反馈时钟信号。

32、第三方面，本申请提供了一种锁相环设备，包括前述的锁相环电路。

33、上述锁相环电路、锁相环电路的控制方法和锁相环设备，包括：鉴频鉴相器、伪随机信号生成器、锁定检测器、选择输入电路以及环路后端电路；其中，鉴频鉴相器用于接收参考时钟信号和反馈时钟信号，以及根据所述参考时钟信号和所述反馈时钟信号生成第一脉冲信号；伪随机信号生成器用于接收所述参考时钟信号，根据所述参考时钟信号作为触发信号生成伪随机抖动信号；锁定检测器根据所述参考时钟信号、所述第一脉冲信号和所述反馈时钟信号，检测所述锁相环电路的锁定状态；选择输入电路用于在所述锁定状态为锁定的情况下，根据所述伪随机抖动信号选择输出目标脉冲信号；环路后端电路，用于根据所述目标脉冲信号输出信号，根据所述输出信号生成所述反馈时钟信号。传统锁相环环路锁定后，鉴频鉴相器每一个参考时钟周期均在固定时刻输出脉冲信号，电荷泵随之在固定时刻执行充放电操作，充放电事件具备与参考时钟一致的严格周期性，进而鉴频鉴相器和电荷泵的非理想特性导致控制电压产生的纹波呈周期性，导致锁相环最终的输出频谱存在参考杂散；本申请通过伪随机信号生成器基于参考时钟信号生成伪随机抖动信号，由选择输入电路在电路锁定状态下根据伪随机抖动信号输出第一脉冲信号或延迟后的第二脉冲信号，使得电荷泵充放电事件产生随机性，相邻充放电事件的时间间隔不再维持恒定参考时钟周期，充放电动作固有的周期性被破坏，从而打破电荷泵充放电动作的周期性，可以在不引入复杂电路和功耗的情况下有效降低周期性电压扰动带来的参考杂散，保证环路锁定稳定。

1.一种锁相环电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的锁相环电路，其特征在于，所述第一脉冲信号包括充电脉冲信号和放电脉冲信号，所述选择输入电路包括：

3.根据权利要求2所述的锁相环电路，其特征在于，所述选择控制信号包括：第一选择信号和第二选择信号；所述控制单元包括：

4.根据权利要求2所述的锁相环电路，其特征在于，所述信号选择单元包括：

5.根据权利要求1所述的锁相环电路，其特征在于，所述伪随机信号生成器包括线性反馈移位寄存器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的锁相环电路，其特征在于，所述选择输入电路还用于在所述锁定状态为锁定，且所述伪随机抖动信号为高电平信号的情况下，输出所述第二脉冲信号；在所述锁定状态为锁定，且所述伪随机抖动信号为低电平信号的情况下，输出所述第一脉冲信号。

7.根据权利要求1-5任一项所述的锁相环电路，其特征在于，所述选择输入电路还用于在所述锁定状态为未锁定的情况下，输出所述第一脉冲信号。

8.根据权利要求1-5任一项所述的锁相环电路，其特征在于，所述延迟单元，还用于对所述第一脉冲信号进行延时传输，得到时序延后的第二脉冲信号，延迟时长与鉴频鉴相器自身存在的延迟一致。

9.根据权利要求1所述的锁相环电路，其特征在于，所述环路后端电路包括：

10.一种锁相环电路的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的锁相环电路，所述方法包括：

11.一种锁相环设备，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的锁相环电路。