全数字锁相环的设计

部 分 注 释 ,用 斜 体 表 示 ) :
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F D F D6 I l c , e e, , F F ( Dc0 k rst Q4 Q6Qn ) , 6; a s nD7 ( si = ( g Q9& Qn & Q3 l 1 I ( Q9& Q5& Qn ); 3) as nD8 (Qn si g = ( 9& Qn 2& Q ) 4I ( 9& Q6& Qn ); Qn 4)
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北 京润 光 泰 力科 技 有 限公 司 谢疆 宏
设 计 一 阶全 数 字锁 相 真 波 形 详 细描 述 了数 字锁 相 环 的 工
器( ECP ,本 设 计 中 采 用 异 或 门 D)
( XOR) 相 器 . 异 或 门 鉴相 器 比 较 鉴
FF F D FD7(Dco k e e , I l c ,r s t D7,
Q7 Qn ; , 7)
FF F D FD8 I l k e e , (Dcoc ,r s t D8,
Q8 Qn ) , 8, J F J I l c , e e, 7 K F K(Dc0 k r s t Qn , Qn , , 9 ; 8 Q9 Qn ) asg u =( d lc ) : sinI Do t ! co kl I Q9
除 N计 数 器 对 脉冲 加减 电路 的 输 出 I) 【0uT再 进 行 N分 频 , 到 整 得
个环 路 的输 出信 号 F u .同 时 ,因 ot 为 f= IcL cI ) 0cl N, 此通 过 改 变 因
分 频值 N可 以得 到 不 同 的环 路 中心
频 率 f. c
可逆 计 数 器 根 据 相 差 信号 S 来 进 行 e 加 减运 算 .当 s 为 低 电平 时 ,计 数 e 器 进行 加 运 算 ,如 果 相加 的结 果 达
到 预设 的模 值 ,则 输 出一 个 进 位 脉 冲 信 号CAR RY给 脉 冲加 减 电路 , 当
S e为 高 电平 时 ,计 数 器 进 行 减 运 算 ,如 果结 果 为 零 ,则 输 出一 个 借 位脉冲信号 B ORR OW 给 脉冲 加 减
门鉴 相 器 相 位 差极 限 为 ±9 . .异 0 或 门鉴 相 器 工 作 波 形如 图 2所 示 .
K变 模 可 逆计 数 器 K 变 模 可 逆计 数器 消 除 了鉴 相
器 输 出 的相 位 差 信 号 S 中 的高 频 成 e
分 ,保 证环 路 的性 能 稳 定 . K变 模
电路 .
脉 冲加 减 电路
脉冲 加 减 电路 实现 了对 输入 信
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号 频 率 和 相 位 的 跟 踪 和调 整 ,最 终 使 输 出信 号 锁 定 在 输入 信 号 的频 率 和 信 号 上 ,工 作 波 形如 图 3所 示 . 除 N计 数器
D L的 F GA实 现 PL P
本 设 计 中 的一 阶 DP LL使 用
XI NX 公 司 的 F LI oUNDAT oN4 1 I .
软 件 进 行设 计 综 合 , 用 XI I 采 L NX的 S ART P AN2系 列 的 XC2 l P S 5F GA 器 件 实 现 ,并使 用 Mo es .d软 d li 5 m5 件 进 行 了仿 真 .结 果 表 明 :本 设 计 中 DP L时钟 可 达 到 1 0 L 2 MHz 性 能 , 较 高 ;而 仅 使 用 了 8 7个 L UT和 2 6 个 触 发 器 , 占用 资 源 很 少 .下 面 给 出详 细 描述 DP L 的工 作 过程 . L ()当环 路 失锁 时 , 或 门鉴 相 1 异 器 比较 输 入 信 号 ( DAT N) 输 出 AI 和 信号( CLOCKOUT) 间 的 相 位 差 之 异 ,并 产 生 K变 模 可逆 计数 器 的计 数 方 向控 制 信 号 ( DNUP ; ) () 2 K变 模 可逆 计数 器 根据 计 数
入 和 扣 除半 个 脉 冲 .
有 关 一 阶 DP L 一 些 讨 论 L的
" 纹 " R p l )A 波 ( ipe ~ 除 i j
在 DP L工作 过 程 中 ,环 路 锁 L 定 时 ,异 或 门鉴 相 器 的 输 出 DNUP 是一 个 占空 比 5 % 的 方 波 .因为 在 0 DP L的基 本 结 构 中 , L K变模 可 逆 计 数 器 始 终起 作 用 . 因此 当环 路 锁 定
应 大 于 M/ ; 于 边 沿 控 制 鉴相 器 , 4对
K应大 于 M/ , 这 种 " 纹 "误差 2 则 波 通 过 除 N计 数器 后 ,可 以 减 少 到 N 个 周 期 出现 一 次 ,也就 是 说 K变模 可 逆 计 数 器 的 进 位 脉 冲 信 号 C ARRY和 借 位 脉 冲信 号 B R OW OR
输入信号 F 相位和输出信号 F l i 伽相
位 之 间 的相 位 差 中 . =中 i 中 眦,并 n - .
输 出误 差 信 号 s 作 为 K变 模 可逆 计 e
数 器 的 计 数 方 向 信 号 .环 路 锁 定 时 ,S 为 一 占空 比 5 % 的方 波 ,此 e 0
时 的绝 对 相 为 差 为 9 . .因此 异 或 0
后 ,如 果 模 数 K取 值 较 小 ,K变 模
可逆 计 数 器 会 频 繁 地 周 期性 输 出进
位 脉 冲信 号 CAR Y和 借 位 脉 冲 信 R
号 B R OW , 而 在 脉 冲 加减 电路 OR 从
中产 生 周期 性 的脉 冲 加 入 和 扣 除动
作 ,这 样 就 在 脉 冲 加 减 电路 的 输 出 信号 I DOUT 中产 生 了 周 期 性 的误 差 ,称 为 " 纹 " 波 ;如 果 模 数 K取 值 足 够 大— — 对 于 异 或 门 鉴 相 器 ,K
为 零 时 ,输 出借 位 脉 冲 B R O . O R W
CO nt的 模 值 Kt p 由 输 入 信 号 U o
K d预设 , mo e 一般 为 2 整数 幂 , 的 这
里模 值 的 变 化 范 围 是 2 —9 模 值 的 32 .
大 小 决 定 了 DP L的跟 踪 步 长 ,模 L
DP L部 件 的设 计 实 现 L
了解 了 DP L的工 作 原 理 ,我 L
们 就 可 以据 此对 DP L的各 部 件 进 L
行 设 计 .DP L的 四个 主要 部 件 中 , L
பைடு நூலகம்
异 或 门鉴 相 器 和 除 N计 数 器 的 设 计 比较 简单 :异 或 门鉴相 器 就 是 一 个 异 或 门 ,除 N计 数器 则 是 一 个 简 单 的 N分 频 器 .下 面主 要 介 绍 K变 模 可 逆计 数 器 和 脉 冲 加 减 电路 的设 计
出进 位 脉 冲 信 号 ( CARRY) ; () 冲加 减 电路 则根 据进 位 脉 3脉 冲信 号( CARRY) 借 位 脉 冲 信 号 和 ( R O W ) 电 路 输 出 信 号 B O R 在 (DOUT 中进 行 脉 冲 的 增 加 和 扣 除 I ) 操 作 ,来 调 整 输 出信 号 的频 率 ; () 复 上 面 的 调 整 过程 , 4重 当环 路 进 入 锁 定状 态 时 ,异 或 门鉴 相 器 的输 出 DNUP为 一 占空 比 5 % 的方 0 波 ,而 K变 模 可 逆计 数 器 则 周 期 性 地 产 生 进 位 脉 冲 输 出 CARR 和 借 Y 位 脉 冲 输 出 BOR ROW , 致 脉 冲 加 导 减 电路 的 输 出 I DOUT周 期 性 的 加
e ndm odul e
其 中 ,F D为 D触 发器 ,J F K为 J K触 发 器 . 当环 路 的 四个 主 要 部 件全 部 设
计 完 毕 ,我们 就 可 以将 他们 连 接 成
为一 个 完 整 的 DP L, 行仿 真 , L 进 综 合 ,验 证 功 能 的正 确 性 .
实现.
K变模 可 逆 计 数 器 的 设 计 实现
K 变模 可逆 计 数 器 模 块 中使 用
了 一个 可 逆 计 数 器 C u t 当鉴 相 器 o n,
的 输 出信 号 d u 为 低 时 , 行 加 法 np 进
运 算 ,达 到预 设 模值 则 输 出进 位 脉
冲CAR RY, 高 时 , 行 减 法 运 算 , 为 进
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方 向 控 制信 号( NUP 调 整 计 数值 , D ) DNUP为 高进 行 减 计 数 ,并 当计 数
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值 到 达 0时 , 输 出 借 位 脉 冲 信 号 ( RROW) BO ;为 低进 行 加 计 数 ,并
当计 数值 达 到预 设 的 K模 值 时 ,输
值 越 大 ,跟 踪 步 长越 小 ,锁 定 时 的 相 位 误 差 越 小 ,但 捕 获 时 间 越 长 , 模 值 越 小 ,跟 踪 步 长越 大 ,锁 定 时 的 相 位 误 差 越 大 , 但 捕 获 时 间 越
短.
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变 模 可 逆 计 数 器 的
VE L RI OG设 计 代 码 如 下 ( 中作 了 其