时钟频率同步电路及方法与流程

1.本技术涉及无线通信领域，尤其是涉及一种时钟频率同步电路，以及一种时钟频率同步方法。


背景技术：

2.对于无线通信来说，需要提供各种不同的业务，例如语音、数据和图像及其综合类的方面，这种情况的存在使得时钟频率同步在系统中的作用显得越来越重要；稳定的时钟信号是通信链路上各模组工作的基础，如果没有同步的时钟频率，数字信号在传输过程中就会不可避免的发生误码和丢包的现象，造成整个通信质量下降，因此在无线通信上，时钟频率同步是必不可少的。
3.针对上述中的相关技术，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：时钟频率难以同步；现有技术中的时钟频率同步采用的器件成本高，不便于推广，并且，精准度较低，不便于在实际工程中使用。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种时钟频率同步电路，以及一种时钟频率同步方法。
5.本技术提供的一种时钟频率同步电路，采用如下的技术方案：一种时钟频率同步电路，包括：第一分频器，用于将输入的第一时钟信号分频处理，获得第三时钟信号；第二分频器，用于将输入的第二时钟信号分频处理，获得第四时钟信号；鉴相器，用于将第三时钟信号和第四时钟信号鉴相比较，获得相位差信号；电荷泵，用于将所述相位差信号转化为第一电压信号；压控振荡器，用于利用所述第一电压信号产生第一频率信号的输出；频率合成器，用于将所述第一频率信号转换为第五时钟信号输出；并将所述第五时钟信号反馈给所述第一分频器或第二分频器作为输入信号，实现第一时钟信号或第二时钟信号与所述第五时钟信号频率同步。
6.优选的，还包括：数模转换模块，用于产生与所述第一电压信号一致的模拟电压信号，并发送给比较器；比较器，用于比较所述第一电压信号和所述模拟电压信号是否一致；在一致的情况下，将所述第一电压信号发送给压控振荡器；在不一致的情况下，将第一电压信号和模拟电压信号的差异发送给控制模块；控制模块：用于根据比较器的输出，以及第一时钟信号和第二时钟信号的时钟频率控制第一分频器、第二分频器的分频比例；还控制数模转换模块的输入数字信号。
7.优选的，还包括：
设置在比较器与压控振荡器之间的循环滤波器；所述循环滤波器，用于滤除所述第一电压信号中的高频分量和噪声。
8.优选的，还包括：设置在频率合成器输出端的时钟驱动器；所述时钟驱动器，用于驱动所述频率合成器输出的第五时钟信号，并将第五时钟信号反馈回第一分频器或第二分频器。
9.优选的，所述第一时钟信号和第二时钟信号的时钟频率不同。
10.优选的，所述鉴相器是数字鉴相器。
11.第二方面，还提供一种时钟频率同步方法，包括：将输入的第一时钟信号分频处理，获得第三时钟信号；将输入的第二时钟信号分频处理，获得第四时钟信号；将第三时钟信号和第四时钟信号鉴相比较，获得相位差信号；将所述相位差信号转换为第一电压信号；利用所述第一电压信号产生第一频率信号的输出；将所述第一频率信号转换为第五时钟信号输出；并将所述第五时钟信号反馈作为第一时钟信号或第二时钟信号，实现第一时钟信号或第二时钟信号与所述第五时钟信号频率同步。
12.优选的，还包括：产生与所述第一电压信号一致的模拟电压信号，用于比较器；比较所述第一电压信号和所述模拟电压信号是否一致；在一致的情况下，将所述第一电压信号发送给压控振荡器；在不一致的情况下，将第一电压信号和模拟电压信号的差异发送给控制模块；控制模块根据比较器的输出，以及第一时钟信号和第二时钟信号的时钟频率控制第一分频器、第二分频器的分频比例；还控制数模转换模块的输入数字信号。
13.优选的，还包括：设置在比较器与压控振荡器之间的循环滤波器，用于滤除所述第一电压信号中的高频分量和噪声。
14.优选的，设置在频率合成器输出端的时钟驱动器，用于驱动所述频率合成器输出的第五时钟信号，并将第五时钟信号反馈回第一分频器或第二分频器。
15.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.使用简单的器件，实现了高精准度的时钟频率同步；2.使用简单的方法，实现了高精度的时钟频率同步。
附图说明
16.图1是本发明时钟频率同步电路的第一实施例的逻辑框图；图2是本发明时钟频率同步电路的第二实施例的逻辑框图；图3是本发明时钟频率同步电路的第三实施例的逻辑框图；图4是本发明时钟频率同步电路的第四实施例的逻辑框图；图5是本发明时钟频率同步方法的步骤图。
17.附图标记说明：
1、第一分频器；2、第二分频器；3、鉴相器；4、电荷泵；5、压控振荡器；6、频率合成器；7、比较器；8、数模转换模块；9、控制模块；10、循环滤波器；11、时钟驱动器。
具体实施方式
18.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-5及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
19.本技术提供的一种时钟频率同步电路，采用如下的技术方案：如图1所示，一种时钟频率同步电路，包括：第一分频器1，用于将输入的第一时钟信号分频处理，获得第三时钟信号；第二分频器2，用于将输入的第二时钟信号分频处理，获得第四时钟信号；分频器的作用是将原始频率按比例进行切分，通常，获得的是小于原始频率的新的频率。例如，原始频率时1024mhz，切分比列为1024，那么新的频率为1024mhz除以1024，获得的新的频率为1mhz。此处，设置两个分频器，目的是同时对两个输入原始频率进行分频处理，即第一分频器1与第二分频器2，分别对第一时钟信号、第二时钟信号分频。
20.鉴相器3，用于将第三时钟信号和第四时钟信号鉴相比较，获得相位差信号；鉴相器3的目的是比较两个不同时钟信号的差异，以获得第三时钟信号和第四时钟信号的相位差。鉴相器3通常分为：模拟鉴相器、数字鉴相器。模拟鉴相器实质是乘法器，数字鉴相器是利用脉冲边沿触发来工作的。
21.电荷泵4，用于将所述相位差信号转化为第一电压信号；电荷泵（charge pump）是一种，利用为储能元件，用来产生比输入大的输出电压。在此处，即是将相位差信号通过电荷泵4生成第一电压信号。
22.压控振荡器5，用于利用所述第一电压信号产生第一频率信号的输出；压控振荡器5（vco），是传统的将电压转换为频率的器件。如果电压信号是变化的，则输出的频率也是变化的。
23.频率合成器6，用于将所述第一频率信号转换为第五时钟信号输出；并将所述第五时钟信号反馈给所述第一分频器1或第二分频器2作为输入信号，实现第一时钟信号或第二时钟信号与所述第五时钟信号频率同步。至此，我们已经实现了时钟频率同步。仅需简单的器件，就实现了将第一时钟信号或第二时钟信号与最终输出的第五时钟信号频率同步。
24.如图2所示，优选的，还包括：数模转换模块8，用于产生与所述第一电压信号一致的模拟电压信号，并发送给比较器7；数模转换模块8，即a/d，用于将数字信号转换为模拟信号。此处，数字信号的来源是控制模块9发送给数模转换模块8的数字信号；该数字信号包括两部分，一部分是控制信号，用于控制数模转换模块8的工作模式；另一部分，是数字信号，被数模转换模块8转换为模拟信号。并且，该模拟电压信号与所述第一电压信号相等。但是，由于工程实践的问题，会出现
模拟电压信号与第一电压信号不相等的情况，因此，需要下述的比较器7进行比较。
25.比较器7，用于比较所述第一电压信号和所述模拟电压信号是否一致；在一致的情况下，将所述第一电压信号发送给压控振荡器5；在不一致的情况下，将第一电压信号和模拟电压信号的差异发送给控制模块9；比较器7即实现了比较，也实现了反馈。在第一电压信号与模拟电压信号一致的情况下，则直接输出第一电压信号，用于控制压控振荡器5，从而获得时钟频率信号。如果一致，则不输出第一电压信号，而是将第一电压信号和模拟电压信号的差异反馈给控制模块9，由控制模块9控制输出给数模转换模块8的数字信号，实现数模转换模块8输出的模拟电压信号，最终与所述第一电压信号相等，一致。
26.控制模块9：用于根据比较器7的输出，以及第一时钟信号和第二时钟信号的时钟频率控制第一分频器1、第二分频器2的分频比例；还控制数模转换模块8的输入数字信号。控制模块9在实践中就是单片机（mcu），可以输出数字信号，则可以用于控制比较器7，以及第一分频器1、第二分频器2、数模转换模块8的工作模式。
27.如图3所示，优选的，还包括：设置在比较器7与压控振荡器5之间的循环滤波器10；所述循环滤波器10，用于滤除所述第一电压信号中的高频分量和噪声。所述循环滤波器10，滤除了第一电压信号中的高频分量和噪声，使得压控振荡器5的输出信号更干净，不会出现多个频率的信号控制压控振荡器5产生多个频率的情况出现。该循环滤波器5可用电阻、电容构成，构成简单，成本低。
28.如图4所示，优选的，还包括：设置在频率合成器6输出端的时钟驱动器11；所述时钟驱动器11，用于驱动所述频率合成器6输出的第五时钟信号，并将第五时钟信号反馈回第一分频器1或第二分频器2。此处的时钟驱动器11，不仅是驱动时钟，还包括将压控振荡器5输出的频率反馈回第一分频器1或第二分频器2。
29.优选的，所述第一时钟信号和第二时钟信号的时钟频率不同。由于有第一分频器1、第二分频器2的存在，实现了将不同时钟频率的信号在输入鉴相器3之前，变为同频的第三时钟信号和第四时钟信号。
30.优选的，所述鉴相器3是数字鉴相器。
31.下面通过一个实际的案例，从逻辑上来描述时钟信号在电路中的变化。案例设计目标为实现一个32.768mhz的单频点信号，和一个100mhz的输入信号，进行二者之间的时钟频率同步，同时在输出时滤除相应的杂波。
32.压控振荡器5vco输出频率32.768mhz给第一分频器1经过分频（
÷
2048），得到了一个频率fn；基准频率100mhz输入给第二分频器2后经过分频（
÷
6250）得到了一个频率fr，经过分频后形成的fn和fr在鉴相器中进行比较；当fn=fr时，鉴相器3输出一个很窄的脉冲，经循环滤波电路10后平稳的输送给压控振荡器5，保持频率不变；当fn》fr时，鉴相器3输出一个负脉冲，使得压控振荡器5压控端电压下降，降低压控振荡器5输出频率；当fn《fr时，鉴相器3输出一个正脉冲，使得压控振荡器5压控端电压上升，提高压控振荡器5的输出频率。在环路锁定的时候，压控振荡器5的输出频率锁定；第一分频器1和第二分频器2的分频公式可写为：fvco/n=frefin/r，此公式中fvco为压控振荡器5输出频率，frefin为基准频率，r为14位可编程的参考分频器的分频比，分频
比为1-16383；即分频可以从1至16383。n为13为程序分频器的分频比，分频比为1-8191；即分频可以从1至8191。
33.本实例中，基准输入频率为100mhz，要求锁定输出信号为32.768mhz，则设定r=6250，n=2048；第二方面，如图5所示，还提供一种时钟频率同步方法，包括：s101：将输入的第一时钟信号分频处理，获得第三时钟信号；s102：将输入的第二时钟信号分频处理，获得第四时钟信号；s103：将第三时钟信号和第四时钟信号鉴相比较，获得相位差信号；s104：将所述相位差信号转换为第一电压信号；s105：利用所述第一电压信号产生第一频率信号的输出；s106：将所述第一频率信号转换为第五时钟信号输出；并将所述第五时钟信号反馈作为第一时钟信号或第二时钟信号，实现第一时钟信号或第二时钟信号与所述第五时钟信号频率同步。
34.优选的，还包括：产生与所述第一电压信号一致的模拟电压信号，用于比较器7；比较所述第一电压信号和所述模拟电压信号是否一致；在一致的情况下，将所述第一电压信号发送给压控振荡器5；在不一致的情况下，将第一电压信号和模拟电压信号的差异发送给控制模块9；控制模块9根据比较器7的输出，以及第一时钟信号和第二时钟信号的时钟频率控制第一分频器1、第二分频器2的分频比例；还控制数模转换模块8的输入数字信号。
35.优选的，还包括：设置在比较器7与压控振荡器5之间的循环滤波器10，用于滤除所述第一电压信号中的高频分量和噪声。
36.优选的，设置在频率合成器6输出端的时钟驱动器11，用于驱动所述频率合成器6输出的第五时钟信号，并将第五时钟信号反馈回第一分频器1或第二分频器2。
37.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。