專利名稱：鎖相環(huán)及其鎖定檢測裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎖相環(huán)及其鎖定檢測裝置和方法。
背景技術(shù)：
鎖相環(huán)(PLL, Phase Locked Loop )被廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)級芯片(SOC， System onChip)中，以提供精確且穩(wěn)定的時鐘信號。圖l為一種鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)， 包括鑒頻鑒相器(PFD, Phase Frequency Detector) 11 、電荷泵(CP, Charge Pump )12、環(huán)-各濾波器(LP, Loop Filter) 13、壓控振蕩器(VCO, Voltage Control Oscillator) 14和分頻器(Divider) 15。
鑒頻鑒相器ll檢測參考時鐘信號F^和反饋時鐘信號Ffb的頻差和相差，產(chǎn) 生脈沖控制信號UP、 DN,并送入電荷泵12;在電荷泵12中脈沖控制信號UP、 DN被轉(zhuǎn)換成電流Ip對環(huán)路濾波器13的電容Cp進行充放電，環(huán)路濾波器13產(chǎn)生 控制電壓Vetn送入壓控振蕩器14;壓控振蕩器14在控制電壓Vctri升高時加快輸 出時鐘信號F。ut的振蕩頻率，在控制電壓Vctn降低時減慢輸出時鐘信號F。ut的振 蕩頻率。壓控振蕩器14的輸出時鐘信號F。ut經(jīng)過分頻器15產(chǎn)生反饋時鐘信號 Fft，整個系統(tǒng)形成一個反饋系統(tǒng)，輸出時鐘信號F。ut的頻率和相位被鎖定到固 定頻率和相位，鎖相環(huán)進入鎖定狀態(tài)。
鎖相環(huán)的輸出時鐘信號是否精確且穩(wěn)定對系統(tǒng)級芯片中的下一級電路的 工作狀況有直接影響，因此，用于檢測鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)的鎖定檢測裝置 (Lock Detector)就十分重要，當(dāng)鎖相環(huán)鎖定時，鎖定檢測裝置輸出有效的鎖 定信號(例如數(shù)字信號l)至下一級電路，以啟動下一級電路工作。
現(xiàn)有的一種鎖定檢測裝置是在一個預(yù)設(shè)的固定時間內(nèi)，分別對參考時鐘 信號和反饋時鐘信號進行計數(shù)，若該固定時間內(nèi)參考時鐘信號的計數(shù)值與反饋時鐘信號的計數(shù)值相同，鎖定檢測裝置輸出有效的鎖定信號。這種鎖定檢 測裝置的結(jié)構(gòu)雖然簡單，但是并不 一定能夠正確地反映鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)， 因為在鎖定前，反饋時鐘信號會不穩(wěn)定(時快時慢)，如果預(yù)設(shè)的固定時間 較短，在該固定時間內(nèi)參考時鐘信號的計數(shù)值與反饋時鐘信號的計數(shù)值可能 會相同，但實際上此時鎖相環(huán)的輸出時鐘信號還是不穩(wěn)定的，這樣就會產(chǎn)生 鎖定狀態(tài)的誤判斷問題。為了確保正確檢測到鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)，通常會將 固定時間設(shè)置得足夠長，這樣即使輸出時鐘信號已經(jīng)穩(wěn)定，也需要等待到固 定時間后才會啟動下一級電路，因而不能及時地檢測到鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)。
另 一種鎖定檢測裝置是比較參考時鐘信號和反饋時鐘信號的相位，如果
參考時鐘信號和反饋時鐘信號的相位差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)(例如500ps 1000ps), 則輸出有效的鎖定信號。這種結(jié)構(gòu)的鎖定檢測裝置也有可能會因反饋時鐘信 號的不穩(wěn)定而出現(xiàn)鎖定狀態(tài)的誤判斷問題。另外，由于分頻器的分頻數(shù)較大 和電荷泵的充放電電流的影響而使得壓控振蕩器的抖動累加，由此導(dǎo)致即使 輸出時鐘信號已經(jīng)穩(wěn)定，參考時鐘信號和反饋時鐘信號的相位差仍可能超出 預(yù)設(shè)范圍的問題。
更多有關(guān)鎖相環(huán)的鎖定檢測裝置的結(jié)構(gòu)還可以參考例如申請?zhí)枮?200580006798.X的中國發(fā)明專利申請、專利號為US6320469的美國專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是，提供一種鎖相環(huán)及其鎖定檢測裝置和方法，以快 速準確地檢測到鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鎖相環(huán)的鎖定檢測裝置，包括
第一檢測單元，每隔第一預(yù)定時間比較參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時 鐘信號的計數(shù)值，相等時輸出有效的第一預(yù)鎖定信號；
第二檢測單元，在第二預(yù)定時間內(nèi)參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信
號的計數(shù)值相等時，輸出有效的第二預(yù)鎖定信號，所述第二預(yù)定時間至少為
9所述第一預(yù)定時間的2倍；
第三檢測單元，在第二預(yù)定時間內(nèi)，若每隔第一預(yù)定時間所述第一檢測 單元輸出的第 一預(yù)鎖定信號都有效，并且所述第二檢測單元輸出的第二預(yù)鎖 定信號有效，輸出有效的鎖定信號。
可選的，所述第一預(yù)定時間、第二預(yù)定時間為參考時鐘信號的周期的整 數(shù)倍。
可選的，所述第一預(yù)定時間小于或等于參考時鐘信號的周期的32倍，所 述第二預(yù)定時間大于或等于參考時鐘信號的周期的128倍。
可選的，所述第一^r測單元包括第一計數(shù)單元，分別對參考時鐘信號 和反饋時鐘信號進行計數(shù)，輸出第一參考計數(shù)值和第一反饋計數(shù)值，計數(shù)值 的位數(shù)由第一預(yù)定時間確定；第一邏輯單元，根據(jù)所述第一參考計數(shù)值產(chǎn)生 第一信號，所述第一信號每隔第一預(yù)定時間輸出有效邊沿；第一比較單元比 較所述第一參考計數(shù)值和第 一反饋計數(shù)值，并在所述第一信號的有效邊沿將 比較結(jié)果作為第 一預(yù)鎖定信號輸出。
可選的，所述第二檢測單元包括第二計數(shù)單元，分別對參考時鐘信號 和反饋時鐘信號進行計數(shù)，輸出第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值，計數(shù)值 的位數(shù)由第二預(yù)定時間確定；第二邏輯單元，根據(jù)輸入的第二參考計數(shù)值產(chǎn) 生第二信號和第三信號，每隔第二預(yù)定時間，所述第二信號輸出有效邊沿， 所述第三信號輸出對所述第一計數(shù)單元和第二計數(shù)單元進行復(fù)位的有效邊 沿；第二比較單元，比較第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值，并將比較結(jié)果 作為第二預(yù)鎖定信號輸出。
可選的，所述第三;^測單元包括判斷單元，判斷在所述第三信號的相 鄰的有效邊沿之間，所述第一檢測單元輸出的第一預(yù)鎖定信號是否一直有效， 并且所述第二檢測單元輸出的第二預(yù)鎖定信號是否有效，輸出判斷結(jié)果；輸 出單元，在所述第二信號的有效邊沿將所述判斷單元的判斷結(jié)果作為鎖定信
10號輸出。
為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種鎖相環(huán)的鎖定檢測方法，包括下述
步驟每隔第一預(yù)定時間比較參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計數(shù) 值，相等時輸出有效的第一預(yù)鎖定信號；在第二預(yù)定時間內(nèi)參考時鐘信號的 計數(shù)值和反饋時鐘信號的計數(shù)值相等時，輸出有效的第二預(yù)鎖定信號，所述 第二預(yù)定時間至少為所述第一預(yù)定時間的2倍；在第二預(yù)定時間內(nèi)，若每隔 第 一預(yù)定時間所述輸出的第 一預(yù)鎖定信號都有效，并且所述輸出的第二預(yù)鎖 定信號有效，輸出有效的鎖定信號。
為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種包括上述鎖定檢測裝置的鎖相環(huán)。
上述技術(shù)方案在檢測到第二預(yù)定時間內(nèi)的每個第 一預(yù)定時間的參考時鐘 信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計數(shù)值都相等，并且第二預(yù)定時間的參考時 鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計數(shù)值也相等，輸出有效的鎖定信號，以 表示反饋時鐘信號已經(jīng)穩(wěn)定。也就是說，在一個較長的時間段(第二預(yù)定時 間)內(nèi)的每個較短的時間段(第二預(yù)定時間)內(nèi)參考時鐘信號和反饋時鐘信 號都是同步的，則可以說明鎖相環(huán)已進入鎖定狀態(tài)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案由于每個較短的時間段內(nèi)都會檢測參考 時鐘信號和反饋時鐘信號是否同步，這樣較長的時間段就不需要設(shè)置得很長， 因而可以提高鎖定檢測的速度。并且，由于是在一個較長的時間段內(nèi)以及其 中的每個較短的時間段內(nèi)參考時鐘信號和反饋時鐘信號都是同步的情況下才 會輸出有效的鎖定信號，因而鎖定檢測的準確性也較高。
上述技術(shù)方案的鎖定4全測裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。并且，第二預(yù)定時 間可以設(shè)置為比現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)設(shè)的固定時間短，因此，將包含所述鎖定4企測 裝置的鎖相環(huán)應(yīng)用于系統(tǒng)級芯片中，可以縮短系統(tǒng)的啟動時間。


圖l是鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施方式的鎖相環(huán)的鎖定檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是鎖定檢測裝置的一個實施例的電路圖4是圖3所示的第一信號、第二信號、第三信號與參考時鐘信號的時 序關(guān)系圖5是本發(fā)明鎖定檢測裝置的另 一個實施例的電路圖6是本發(fā)明實施方式的鎖相環(huán)的鎖定檢測方法的流程圖7是圖6所示步驟S61的實施例流程圖8是圖6所示步驟S62的實施例流程圖9是圖6所示步驟S63的實施例流程圖IO是本發(fā)明實施方式的鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施方式是將一個較長的時間段分隔成至少兩個較短的時間段， 檢測每個較短的時間段的參考時鐘信號和反饋時鐘信號是否都同步，以及較 長的時間段的參考時鐘信號和反饋時鐘信號是否同步，如果都是同步的，則 說明鎖相環(huán)進入鎖定狀態(tài)。下面即結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方 式^f故詳細的說明。
請參考圖2，本發(fā)明實施方式的鎖相環(huán)的鎖定檢測裝置包括第一檢測單 元21、第二檢測單元22和第三檢測單元23。
第一檢測單元21,每隔第一預(yù)定時間比較參考時鐘信號Fref的計數(shù)值和 反饋時鐘信號Ffb的計數(shù)值，相等時輸出有效的第一預(yù)鎖定信號PLockl。
第二檢測單元22，在第二預(yù)定時間內(nèi)參考時鐘信號Fref的計數(shù)值和反饋
時鐘信號Ffb的計數(shù)值相等時，輸出有效的第二預(yù)鎖定信號PLock2，所述第二 預(yù)定時間至少為所述第一預(yù)定時間的2倍。
第三檢測單元23，在第二預(yù)定時間內(nèi)，若每隔第一預(yù)定時間所述第一檢 測單元21輸出的第一預(yù)鎖定信號PLockl都有效，并且所述第二才企測單元22輸出的第二預(yù)鎖定信號PLock2有效，輸出有效的鎖定信號LKDT。具體來說，若以數(shù)字信號l表示有效，第一檢測單元21每隔第一預(yù)定時間將參考時鐘信號Fref的計數(shù)值和反饋時鐘信號Fft的計數(shù)值進行一次比較，如果相等，則輸出的第一預(yù)鎖定信號有效，即PLockK;如果不相等，則輸 出的第一預(yù)鎖定信號無效，即PLockl-O。第二4全測單元22在第二預(yù)定時間內(nèi)比較參考時鐘信號Fref的計數(shù)值和反饋時鐘信號Ffb的計數(shù)值，當(dāng)相等時，輸出的第二預(yù)鎖定信號有效，即PLock24;當(dāng)不相等時，輸出的第二預(yù)鎖定 信號無效，即PLockl=0。第三斗企測單元23在第二預(yù)定時間內(nèi)，如果每隔第 一預(yù)定時間所述第一檢測單元21輸出的第一預(yù)鎖定信號PLockl都等于l,并 且所述第二檢測單元22輸出的第二預(yù)鎖定信號PLock2=l,則輸出的鎖定信 號有效，即LKDT4;否則輸出的鎖定信號無效，即LKDT二0。第二預(yù)定時間可以根據(jù)鎖相環(huán)的鎖定時間來確定， 一般可以設(shè)定為小于 或等于鎖定時間。第一預(yù)定時間和第二預(yù)定時間應(yīng)該是精確的時間段，可以準確地對參考時鐘信號F^和反饋時鐘信號Ffb進行計數(shù)。由于輸入鎖相環(huán)的 參考時鐘信號Fref通常是高精度且穩(wěn)定的時鐘信號，因此，可以將第一預(yù)定時 間、第二預(yù)定時間設(shè)定為參考時鐘信號Fref的周期的整數(shù)倍，并且，第二預(yù)定時間應(yīng)大于或等于第一預(yù)定時間的2倍。通常，將第一預(yù)定時間、第二預(yù)定時間設(shè)定為參考時鐘信號Fref的周期的2。倍(n為自然數(shù))可以便于數(shù)字電路 的設(shè)計。上述鎖定檢測裝置是將一個較長的時間段(即第二預(yù)定時間)分隔成至 少兩個較短的時間段(即第一預(yù)定時間)，比較每個較短的時間段的參考時鐘 信號Fref的計數(shù)值和反饋時鐘信號Fft的計數(shù)值，如果較長的時間段的參考時 鐘信號Fref的計數(shù)值和反饋時鐘信號Ffb的計數(shù)值相等，并且每個較短的時間 段的參考時鐘信號Fref的計數(shù)值和反饋時鐘信號Fft的計數(shù)值都相等，也就是 說，較長的時間段內(nèi)參考時鐘信號Fref和反饋時鐘信號Fft是同步的，并且每個較短的時間段內(nèi)參考時鐘信號Fref和反饋時鐘信號Ffb也都是同步的，由于 參考時鐘信號Fref是穩(wěn)定的時鐘信號，由此可以說明反饋時鐘信號Fft已經(jīng)穩(wěn) 定。由于反饋時鐘信號Fref等于鎖相環(huán)的輸出時鐘信號F。ut (分頻數(shù)為1),或 者反饋時鐘信號Fref由鎖相環(huán)的輸出時鐘信號F。ut分頻后得到(分頻數(shù)大于1 ),因此反饋時鐘信號Fref的穩(wěn)定直接反映了輸出時鐘信號F礎(chǔ)的穩(wěn)定，進而也可以確定鎖相環(huán)進入了鎖定狀態(tài)。另外，如果較長的時間段(即第二預(yù)定時間)可以分隔的較短的時間段(即第一預(yù)定時間)的數(shù)量越多，越能準確地檢測反饋時鐘信號Fft是否已經(jīng) 穩(wěn)定， 一般可以設(shè)定第一預(yù)定時間小于或等于參考時鐘信號的周期的32倍， 第二預(yù)定時間大于或等于參考時鐘信號的周期的128倍。圖3給出了鎖定檢測裝置的一個實施例的具體電路圖，本實施例中，第一 預(yù)定時間為4TW，第二預(yù)定時間為128 Tref, Tref為參考時鐘信號的周期。如圖 所示，鎖定^r測裝置包括第一一企測單元21、第二^r測單元22和第三^r測單 元23。第一檢測單元21,每隔4TW比較參考時鐘信號Fref的計數(shù)值和反饋時鐘 信號Ffb的計數(shù)值，若相等則輸出的第一預(yù)鎖定信號PLockl-l，若不相等則 輸出的第一預(yù)鎖定信號PLockl=0。第二檢測單元22,在128 Tref內(nèi)比較參考時鐘信號Fref的計數(shù)值和反饋時 鐘信號Ffb的計數(shù)值，若相等則輸出的第二預(yù)鎖定信號PLock2=l,若不相等 則輸出的第二預(yù)鎖定信號PLock2=0。第三檢測單元23，在128Tref內(nèi)，如果每隔4TW第一檢測單元21輸出的第一預(yù)鎖定信號PLockl都=1，并且第二檢測單元22輸出的第二預(yù)鎖定信號 PLock2=l,則輸出的鎖定信號LKDT=1 ，否則輸出的鎖定信號LKDT=0。第一^r測單元21包括第一計數(shù)單元(圖中未標示)，第一邏輯單元213 和第一比較單元(圖中未標示)。第一計數(shù)單元分別對參考時鐘信號F^和反饋時鐘信號Fft進行計數(shù)，包 括兩個2位(bit)的計數(shù)器211、 212,計數(shù)器211對參考時鐘信號Fw進行計數(shù)，輸出2bit的第一參考計數(shù)值A(chǔ)1[1:0];計數(shù)器212對反饋時鐘信號Fft 進行計數(shù)，輸出2bit的第一反饋計數(shù)值A(chǔ)2[l:0]。計數(shù)器211、 212、第一參考 計數(shù)值和第一反饋計數(shù)值的位數(shù)是由第一預(yù)定時間確定的，本實施例中，第 一預(yù)定時間=4Tref= 22Tref，因此，計數(shù)器211、 212、第一參考計數(shù)值和第一 反饋計數(shù)值的位數(shù)為2bit。第一邏輯單元213,根據(jù)輸入的第一參考計數(shù)值A(chǔ)1[1:0]產(chǎn)生第一信號 CLK4，第一信號CLK4每隔第一預(yù)定時間輸出有效邊沿。本實施例中， CLK4=A1[1]&A1
,第一信號CLK4的有效邊沿為上升沿；在其它實施例中， 第一信號CLK4的有效邊沿也可以為下降沿。第一信號CLK4的時序如圖4 所示，每隔4個Tref,第一信號CLK4輸出1個上升沿，1個1W后輸出1個 下降沿，第一信號CLK4的周期為4Tref,其中高脈沖寬度為lTref，低脈沖寬 度為3 Tref。第一比較單元比較第一參考計數(shù)值A(chǔ)1[1:0]和第一反饋計數(shù)值A(chǔ)2[l:0],并 在第一信號CLK4的有效邊沿(本實施例為上升沿)將比較結(jié)果作為第一預(yù) 鎖定信號PLockl輸出。第一比較單元包括第一同或門214和第一 D觸發(fā)器 (DFF)215,第一同或門214的輸入包括第一參考計凄t值A(chǔ)1[1:0]和第一反饋 計數(shù)值A(chǔ)2[1:0]，第一同或門214的輸出端連接第一 D觸發(fā)器215的數(shù)據(jù)輸入 端，第一D觸發(fā)器215的時鐘輸入端輸入第一信號CLK4,第一D觸發(fā)器215 的輸出端輸出第一預(yù)鎖定信號PLockl。在第一信號CLK4的上升沿，如果第 一參考計數(shù)值A(chǔ)1[1:0]等于第一反饋計數(shù)值A(chǔ)2[l:0],第一預(yù)鎖定信號 PLockl=l;如果第一參考計數(shù)值A(chǔ)1[1:0]不等于第一反饋計數(shù)值A(chǔ)2[l:0],第 一預(yù)鎖定信號PLockl=0。第二檢測單元22包括第二計數(shù)單元(圖中未標示)，第二邏輯單元22315和第二比較單元224。第二計數(shù)單元分別對參考時鐘信號Fref和反饋時鐘信號Fft進行計數(shù)，包括兩個8bit的計數(shù)器221、 222，計數(shù)器221對參考時鐘信號Fref進行計數(shù)，輸出8bit 的第二參考計數(shù)值B1[7:0];計數(shù)器222對反饋時鐘信號Fft進行計數(shù)，輸出8bit 的第二反饋計數(shù)值B2[7:0]。計數(shù)器221、 222、第二參考計數(shù)值和第二反饋計 數(shù)值的位數(shù)是由第二預(yù)定時間確定的，本實施例中，第二預(yù)定時間=128Tref= 27Tref，并且考慮到計數(shù)器的復(fù)位(參考后面所述的第二邏輯單元223的第三信 號SET128),因此，計數(shù)器221、 222、第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值的 位數(shù)為(7+l)bit二8bit。第二邏輯單元223 ，根據(jù)輸入的第二參考計數(shù)值B1 [7:0]產(chǎn)生第二信號 SET127和第三信號SET128，每隔第二預(yù)定時間，第二信號SET127輸出有效邊 沿，第三信號SET128輸出對所述第一計數(shù)單元和第二計數(shù)單元進行復(fù)位的有 效邊沿。本實施例中，SET127=B1[7]&B1[6]&B1[5]&B1[4]&B1[3]&B1[2]&B1[1]&B1
;SET 128=B 1 [7]&B 1 [6]&B 1 [5]&B 1 [4]&B 1 [3]&B 1 [2]&B 1 [ 1 ]&B 1
。第二信號SET127的有效邊沿為上升沿，第三信號SET128的有效邊沿為下降 沿。第二信號SET127和第三信號SET128的時序如圖4所示，每隔128個IW,第 二信號SET127輸出1個上升沿，1個IW后輸出1個下降沿，第二信號SET127在 第二參考計數(shù)值B1[7:0]為127時輸出上升沿，第二信號SET127的周期為 128Tref,其中高脈沖寬度為l Tref,低脈沖寬度為127Trrf;第二信號SET127輸 出下降沿后，第三信號SET128輸出1個下降沿，第三信號SET128在第二參考 計數(shù)值B1[7:0]為128時輸出下降沿，第三信號SET128作為2bit計數(shù)器211 、 212 和8bit計數(shù)器221、 222的復(fù)位信號輸入，即第一計數(shù)單元的2bit計數(shù)器211、 212 和第二計數(shù)單元的8bit計數(shù)器221、 222在第三信號SET128為0時復(fù)位，8bit計數(shù)16器221復(fù)位后，第三信號SET128輸出1個上升沿，第三信號SET128的周期為 128Tref。第三信號SET128的有效邊沿(下降沿)與第二信號SET127的有效邊 沿(上升沿)相差1個IW。第二比較單元224比較第二參考計數(shù)值B 1 [7:0]和第二反饋計數(shù)值B2[7:0], 并將比較結(jié)果作為第二預(yù)鎖定信號PLock2輸出。如果第二參考計數(shù)值B1[7:0] 等于第二反饋計數(shù)值B2[7:0],第二預(yù)鎖定信號PLock2-l;如果第二參考計數(shù) 值B1[7:0]不等于第二反^I計數(shù)值B2[7:0],第二預(yù)鎖定信號PLock2二0。本實施 例中，第二比較單元224為同或門。第三^r測單元23包括判斷單元和輸出單元(圖中未標示)。判斷單元判斷在第三信號SET128的相鄰的兩個有效邊沿(本實施例為下 降沿)之間，第一檢測單元21輸出的第一預(yù)鎖定信號PLockl是否一直為l，并 且第二檢測單元22輸出的第二預(yù)鎖定信號PLock2是否為1 ，輸出判斷結(jié)果 PLock。在第三信號SET128的相鄰的兩個下降沿之間(即128 IW內(nèi))，第一 才企測單元21輸出的第一預(yù)鎖定信號PLockl—直為1 ，并且第二檢測單元22輸出 的第二預(yù)鎖定信號PLock2為l，輸出的判斷結(jié)果PLocl^l;否則PLoc1^0。判斷單元包括第 一與非門231和第二與非門232,第三與非門233和非門234。 第一與非門231的一個輸入端輸入第一預(yù)鎖定信號PLockl，第一與非門 231的另一個輸入端連接第二與非門232的輸出端，第一與非門231的輸出端連 接第二與非門232的一個輸入端，第二與非門232的另 一個輸入端輸入第三信 號SET128,第三與非門233的一個輸入端連接第二與非門232的輸出端，第三 與非門233的另 一個輸入端輸入第二預(yù)鎖定信號PLock2，第三與非門233輸出 端連接非門234的輸入端，非門234的輸出端輸出判斷結(jié)果PLock。輸出單元在第二信號SET127的有效邊沿(本實施例為上升沿)將判斷單 元的判斷結(jié)果PLock作為鎖定信號LKDT輸出。輸出單元包括第二D觸發(fā)器235, 第二D觸發(fā)器235的數(shù)據(jù)輸入端輸入判斷結(jié)果PLock,第二D觸發(fā)器235的時鐘輸入端輸入第二信號SET127，第二D觸發(fā)器235的輸出端輸出鎖定信號 LKDT。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以采用與圖3不同的功能單元或邏輯門來實 現(xiàn)相同的邏輯功能，例如，圖3中判斷單元的第三與非門233和非門234可以用 與門代替。又例如，圖3中，兩個2bit計數(shù)器211、 212可以省略，如圖5所示， 第一4僉測單元21包括第一邏輯單元213和第一比較單元(包括同或門214和 第一D觸發(fā)器215;第二檢測單元22包括計數(shù)單元、第二邏輯單元223和第二 比較單元224 (包括同或門)。第二檢測單元22的計數(shù)單元包括兩個8 bit的計 數(shù)器221、 222，計數(shù)器221對參考時鐘信號F^進行計數(shù)，輸出8bit的第一計數(shù) 值C1[7:0];計數(shù)器222對反饋時鐘信號F化進行計數(shù)，輸出8bit的第二計數(shù)值 C2[7:0];第一檢測單元21的第一邏輯單元213輸入第一計數(shù)值Cl[7:0]的低2bit 值Cl[l:0],第一比較單元的輸入包括第一計數(shù)值Cl[7:0]的低2bit值Cl[l:0]和第 二計數(shù)值C2[7:0]的低2bit值C2[1:0];第二4企測單元22的第二邏輯單元223輸入 第一計數(shù)值C1[7:0]，第二比較單元224的輸入包括第一計數(shù)值C1[7:0]和第二計 數(shù)值C2[7:0]。
對應(yīng)的，本發(fā)明鎖相環(huán)的鎖定檢測方法的一種實施方式如圖6所示。 步驟S61,每隔第一預(yù)定時間比較參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號
的計數(shù)值，相等時輸出有效的第一預(yù)鎖定信號。
步驟S62，在第二預(yù)定時間內(nèi)參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計
數(shù)值相等時，輸出有效的第二預(yù)鎖定信號，所述第二預(yù)定時間至少為所述第
一預(yù)定時間的2倍。
步驟S63，在第二預(yù)定時間內(nèi)，若每隔第一預(yù)定時間所述輸出的第一預(yù)鎖 定信號都有效，并且所述輸出的第二預(yù)鎖定信號有效，輸出有效的鎖定信號。
第 一 預(yù)定時間、第二預(yù)定時間可以為參考時鐘信號的周期的整凄t倍。 第一預(yù)定時間可以小于或等于參考時鐘信號的周期的32倍，第二預(yù)定時間可以大于或等于參考時鐘信號的周期的128倍。
步驟S61如圖7所示，包括步驟S611，分別對參考時鐘信號和反饋時 鐘信號進行計數(shù)，輸出第一參考計數(shù)值和第一反饋計數(shù)值，計數(shù)值的位數(shù)由 第一預(yù)定時間確定。步驟S612，根據(jù)所述第一參考計數(shù)值產(chǎn)生第一信號，所 述第一信號每隔第一預(yù)定時間輸出有效邊沿。步驟S613,比較所述第一參考 計數(shù)值和第一反饋計數(shù)值，并在所述第一信號的有效邊沿將比較結(jié)果作為第 一預(yù)鎖定信號輸出。
步驟S62如圖8所示，包括步驟S621，分別對參考時鐘信號和反饋時 鐘信號進行計數(shù)，輸出第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值，計數(shù)值的位數(shù)由 第二預(yù)定時間確定。步驟S622,根據(jù)輸入的第二參考計數(shù)值產(chǎn)生第二信號和 第三信號，每隔第二預(yù)定時間，所述第二信號輸出有效邊沿，所述第三信號 ，餘出對所述第一參考計數(shù)值、第一反饋計數(shù)值、第二參考計數(shù)值和第二反饋 計數(shù)值進行復(fù)位的有效邊沿。步驟S623,比較第二參考計數(shù)值和第二反饋計 數(shù)值，并將比較結(jié)果作為第二預(yù)鎖定信號輸出。
步驟S63如圖9所示，包括步驟S631，判斷在所述第三信號的相鄰的 有效邊沿之間，所述第一預(yù)鎖定信號是否一直有效，并且所述第二預(yù)鎖定信 號是否有效，輸出判斷結(jié)果。步驟S632，在所述第二信號的有效邊沿將所述 判斷結(jié)果作為鎖定信號輸出。
本發(fā)明實施方式的鎖相環(huán)如圖10所示，包括鑒頻鑒相器ll、電荷泵12、 環(huán)路濾波器13、壓控振蕩器14、分頻器15和鎖定檢測裝置16。
鑒頻鑒相器ll，檢測參考時鐘信號Fref和反饋時鐘信號Ffb的頻差和相差，
產(chǎn)生脈沖控制信號UP、 DN。例如，在反饋時鐘信號Ffb的相位滯后于參考時鐘 信號Fref時，脈沖控制信號UP的脈沖寬度大于脈沖控制信號DN的脈沖寬度；
在反饋時鐘信號Ffb的相位超前于參考時鐘信號Fref時，脈沖控制信號UP的脈沖
寬度小于脈沖控制信號DN的脈沖寬度。電荷泵12,根據(jù)鑒頻鑒相器11輸出的脈沖控制信號UP、 DN產(chǎn)生充電或放
電電流Ip，其中，在反饋時鐘信號Fft的相位滯后于參考時鐘信號Fref時，脈沖
控制信號UP的脈沖寬度大于脈沖控制信號DN的脈沖寬度，電荷泵12輸出充電
電流Ip;在反饋時鐘信號Ffb的相位超前于參考時鐘信號Fref時，脈沖控制信號
UP的脈沖寬度小于脈沖控制信號DN的脈沖寬度，電荷泵12輸出放電電流Ip。
環(huán)路濾波器13，根據(jù)電荷泵12輸出的充放電電流Ip產(chǎn)生控制電壓Vcw。在 電荷泵12輸出充電電流Ip時對電容Cp進行充電，控制電壓V^升高；在電荷泵 12輸出放電電流Ip時對電容Cp進行放電，控制電壓V加降低。
壓控振蕩器14,根據(jù)環(huán)路濾波器13輸出的控制電壓Vctn控制輸出時鐘信號 F。ut的振蕩頻率。在控制電壓Vcw升高時加快輸出時鐘信號F。ut的振蕩頻率，在 控制電壓Vctn降低時減慢輸出時鐘信號F。ut的振蕩頻率。
分頻器15,將輸出時鐘信號F。ut分頻，產(chǎn)生反^t赍時鐘信號Ffb。
鎖定檢測裝置16,在第二預(yù)定時間內(nèi)，每個第一預(yù)定時間的參考時鐘信
號Fref的計數(shù)值和反饋時鐘信號Fft的計數(shù)值都相等，并且第二預(yù)定時間的參考 時鐘信號Fref的計數(shù)值和反饋時鐘信號Fft的計數(shù)值相等，輸出的鎖定信號
LKDT有效。鎖定檢測裝置16的結(jié)構(gòu)如圖2所示，具體的實現(xiàn)電路可以如圖3 或圖5所示，也可以是其它可以實現(xiàn)相同邏輯功能的電路，上面已經(jīng)做了詳細 的說明，在此不再重復(fù)說明。
在其它實施方式中，如果分頻數(shù)為l,鎖相環(huán)也可以不包括分頻器，也就 是說，輸出時鐘信號直接作為反饋時鐘信號輸入至鑒頻鑒相器ll和鎖定檢測 器16。
本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和 修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準。
20
權(quán)利要求
1.一種鎖相環(huán)的鎖定檢測裝置，其特征在于，包括第一檢測單元，每隔第一預(yù)定時間比較參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計數(shù)值，相等時輸出有效的第一預(yù)鎖定信號；第二檢測單元，在第二預(yù)定時間內(nèi)參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計數(shù)值相等時，輸出有效的第二預(yù)鎖定信號，所述第二預(yù)定時間至少為所述第一預(yù)定時間的2倍；第三檢測單元，在第二預(yù)定時間內(nèi)，若每隔第一預(yù)定時間所述第一檢測單元輸出的第一預(yù)鎖定信號都有效，并且所述第二檢測單元輸出的第二預(yù)鎖定信號有效，輸出有效的鎖定信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的鎖定檢測裝置，其特征在于，所述第一預(yù)定時間、 第二預(yù)定時間為參考時鐘信號的周期的整數(shù)倍。
3. 如權(quán)利要求2所述的鎖定檢測裝置，其特征在于，所述第一預(yù)定時間小 于或等于參考時鐘信號的周期的32倍，所述第二預(yù)定時間大于或等于參考時 鐘信號的周期的128倍。
4. 如權(quán)利要求1所述的鎖定檢測裝置，其特征在于，所述第一檢測單元包 括第一計數(shù)單元，分別對參考時鐘信號和反饋時鐘信號進行計數(shù)，輸出第 一參考計數(shù)值和第一反饋計數(shù)值，計數(shù)值的位數(shù)由第一預(yù)定時間確定；第一邏輯單元，才艮據(jù)所述第一參考計數(shù)值產(chǎn)生第一信號，所述第一信號每隔第 一 預(yù)定時間輸出有效邊沿；第一比較單元，比較所述第一參考計數(shù)值和第一反饋計數(shù)值，并在所述 第一信號的有效邊沿將比較結(jié)果作為第一預(yù)鎖定信號輸出。
5. 如權(quán)利要求4所述的鎖定檢測裝置，其特征在于，所述第二檢測單元包 括第二計數(shù)單元，分別對參考時鐘信號和反饋時鐘信號進行計數(shù)，輸出第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值，計數(shù)值的位數(shù)由第二預(yù)定時間確定；第二邏輯單元，根據(jù)輸入的第二參考計數(shù)值產(chǎn)生第二信號和第三信號，每隔第二預(yù)定時間，所述第二信號輸出有效邊沿，所述第三信號輸出對所述第 一計數(shù)單元和第二計數(shù)單元進行復(fù)位的有效邊沿；第二比較單元，比較第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值，并將比較結(jié)果作為第二預(yù)鎖定信號輸出。
6. 如權(quán)利要求1所述的鎖定一全測裝置，其特征在于，所述第二4企測單元包括計數(shù)單元，分別對參考時鐘信號和反饋時鐘信號進行計數(shù)，輸出第一計數(shù)值和第二計數(shù)值，計數(shù)值的位數(shù)由第二預(yù)定時間確定；第二邏輯單元，根據(jù)輸入的第一計數(shù)值產(chǎn)生第二信號和第三信號，每隔第二預(yù)定時間，所述第二信號輸出有效邊沿，所述第三信號輸出對所述計數(shù)單元進行復(fù)位的有效邊沿；第二比較單元，比較第一計數(shù)值和第二計數(shù)值，并將比較結(jié)果作為第二預(yù)鎖定信號輸出，所述第一檢測單元包括第一邏輯單元，根據(jù)所述第一計數(shù)值產(chǎn)生第一信號，所述第一信號每隔第 一預(yù)定時間輸出有效邊沿；第一比較單元，比較所述第一計數(shù)值和第二計數(shù)值，并在所述第一信號的有效邊沿將比較結(jié)果作為第一預(yù)鎖定信號輸出，所述第一比較單元比較的第 一計數(shù)值和第二計數(shù)值的位數(shù)由第 一預(yù)定時間確定。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的鎖定檢測裝置，其特征在于，所述第三檢測單元包括判斷單元，判斷在所述第三信號的相鄰的有效邊沿之間，所述第一檢測單元輸出的第 一預(yù)鎖定信號是否一直有效，并且所述第二檢測單元輸出的第二預(yù)鎖定信號是否有效，輸出判斷結(jié)果；輸出單元，在所述第二信號的有效邊沿將所述判斷單元的判斷結(jié)果作為鎖定信號輸出。
8. —種鎖相環(huán)的鎖定^r測方法，其特征在于，包括下述步驟每隔第一預(yù)定時間比較參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計數(shù)值，相等時輸出有效的第一預(yù)鎖定信號；在第二預(yù)定時間內(nèi)參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計數(shù)值相等時，輸出有效的第二預(yù)鎖定信號，所述第二預(yù)定時間至少為所述第一預(yù)定時間的2倍；在第二預(yù)定時間內(nèi)，若每隔第一預(yù)定時間所述輸出的第一預(yù)鎖定信號都有效，并且所述輸出的第二預(yù)鎖定信號有效，輸出有效的鎖定信號。
9. 如權(quán)利要求8所述的鎖定檢測方法，其特征在于，所述第一預(yù)定時間、第二預(yù)定時間為參考時鐘信號的周期的整數(shù)倍。
10. 如權(quán)利要求8所述的鎖定檢測方法，其特征在于，所述第一預(yù)定時間小于或等于參考時鐘信號的周期的32倍，所述第二預(yù)定時間大于或等于參考時鐘信號的周期的128倍。
11. 如權(quán)利要求8所述的鎖定檢測方法，其特征在于，所述第一預(yù)鎖定信號通過下述步驟輸出分別對參考時鐘信號和反饋時鐘信號進行計數(shù)，輸出第一參考計數(shù)值和第 一反饋計數(shù)值，計數(shù)值的位數(shù)由第 一預(yù)定時間確定；才艮據(jù)所述第一參考計數(shù)值產(chǎn)生第一信號，所述第一信號每隔第一預(yù)定時間輸出有效邊沿；比較所述第一參考計數(shù)值和第一反饋計數(shù)值，并在所述第一信號的有效邊沿將比較結(jié)果作為第一預(yù)鎖定信號輸出。
12. 如權(quán)利要求11所述的鎖定檢測方法，其特征在于，所述第二預(yù)鎖定信號通過下述步驟輸出分別對參考時鐘信號和反饋時鐘信號進行計數(shù)，輸出第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值，計數(shù)值的位數(shù)由第二預(yù)定時間確定；根據(jù)輸入的第二參考計數(shù)值產(chǎn)生第二信號和第三信號，每隔第二預(yù)定時間，所述第二信號輸出有效邊沿，所述第三信號輸出對所述第一參考計數(shù)值、第一反饋計數(shù)值、第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值進行復(fù)位的有效邊沿；比較第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值，并將比較結(jié)果作為第二預(yù)鎖定信號輸出。
13. 如權(quán)利要求12所述的鎖定檢測方法，其特征在于，所述鎖定信號通過下述步驟輸出判斷在所述第三信號的相鄰的有效邊沿之間，所述第一預(yù)鎖定信號是否一直有效，并且所述第二預(yù)鎖定信號是否有效，輸出判斷結(jié)果；在所述第二信號的有效邊沿將所述判斷結(jié)果作為鎖定信號輸出。
14. 一種鎖相環(huán)，包括鎖定檢測裝置，其特征在于，所述鎖定檢測裝置包括第一檢測單元，每隔第一預(yù)定時間比較參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計凄t值，相等時輸出的第一預(yù)鎖定信號有效；第二;f企測單元，在第二預(yù)定時間內(nèi)參考時鐘信號的計數(shù)值和反^t時鐘信號的計數(shù)值相等時，輸出的第二預(yù)鎖定信號有效，所述第二預(yù)定時間至少為所述第一預(yù)定時間的2倍；第三檢測單元，在第二預(yù)定時間內(nèi)，每隔第一預(yù)定時間所述第一檢測單元輸出的第一預(yù)鎖定信號都有效，并且所述第二檢測單元輸出的第二預(yù)鎖定信號有效，輸出的鎖定信號有效。
15. 如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述第一預(yù)定時間、第二預(yù)定時間為參考時鐘信號的周期的整數(shù)倍。
16. 如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述第一預(yù)定時間小于或等于參考時鐘信號的周期的32倍，所述第二預(yù)定時間大于或等于參考時鐘信號的周期的128倍。
17. 如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述第一檢測單元包括第一計數(shù)單元，分別對參考時鐘信號和反饋時鐘信號進行計數(shù)，輸出第一參考計數(shù)值和第一反饋計數(shù)值，計數(shù)值的位數(shù)由第一預(yù)定時間確定；第一邏輯單元，根據(jù)所述第一參考計數(shù)值產(chǎn)生第一信號，所述第一信號每隔第 一預(yù)定時間輸出有效邊沿；第一比較單元，比較所述第一參考計數(shù)值和第一反饋計數(shù)值，并在所述第 一信號的有效邊沿將比較結(jié)果作為第 一預(yù)鎖定信號輸出。
18. 如權(quán)利要求17所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述第二檢測單元包括第二計數(shù)單元，分別對參考時鐘信號和反饋時鐘信號進行計數(shù)，輸出第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值，計數(shù)值的位數(shù)由第二預(yù)定時間確定；第二邏輯單元，根據(jù)輸入的第二參考計數(shù)值產(chǎn)生第二信號和第三信號，每隔第二預(yù)定時間，所述第二信號輸出有效邊沿，所述第三信號輸出對所述第 一計數(shù)單元和第二計數(shù)單元進行復(fù)位的有效邊沿；第二比較單元，比較第二參考計數(shù)值和第二反饋計數(shù)值，并將比較結(jié)果作為第二預(yù)鎖定信號輸出。
19. 如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述第二^r測單元包括計數(shù)單元，分別對參考時鐘信號和反饋時鐘信號進行計數(shù)，輸出第一計數(shù)值和第二計數(shù)值，計數(shù)值的位數(shù)由第二預(yù)定時間確定；第二邏輯單元，根據(jù)輸入的第一計數(shù)值產(chǎn)生第二信號和第三信號，每隔第二預(yù)定時間，所述第二信號輸出有效邊沿，所述第三信號輸出對所述計數(shù)單元進行復(fù)位的有效邊沿；第二比較單元，比較第一計數(shù)值和第二計數(shù)值，并將比較結(jié)果作為第二預(yù)鎖定信號輸出，所述第一檢測單元包括第一邏輯單元，根據(jù)所述第一計數(shù)值產(chǎn)生第一信號，所述第一信號每隔第 一預(yù)定時間輸出有效邊沿；第一比較單元，比較所述第一計數(shù)值和第二計數(shù)值，并在所述第一信號的有效邊沿將比較結(jié)果作為第一預(yù)鎖定信號輸出，所述第一比較單元比較的第 一計數(shù)值和第二計數(shù)值的位數(shù)由第 一預(yù)定時間確定。
20.如權(quán)利要求18或19所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述第三一僉測單元包括判斷單元，判斷在所述第三信號的相鄰的有效邊沿之間，所述第一檢測單元輸出的第 一預(yù)鎖定信號是否一直有效，并且所述第二才企測單元輸出的第二預(yù)鎖定信號是否有效，輸出判斷結(jié)果；輸出單元，在所述第二信號的有效邊沿將所述判斷單元的判斷結(jié)果作為鎖定信號輸出。
全文摘要
一種鎖相環(huán)及其鎖定檢測裝置和方法，所述鎖定檢測裝置包括第一檢測單元，每隔第一預(yù)定時間比較參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計數(shù)值，相等時輸出有效的第一預(yù)鎖定信號；第二檢測單元，在第二預(yù)定時間內(nèi)參考時鐘信號的計數(shù)值和反饋時鐘信號的計數(shù)值相等時，輸出有效的第二預(yù)鎖定信號，所述第二預(yù)定時間至少為所述第一預(yù)定時間的2倍；第三檢測單元，在第二預(yù)定時間內(nèi)，若每隔第一預(yù)定時間所述第一檢測單元輸出的第一預(yù)鎖定信號都有效，并且所述第二檢測單元輸出的第二預(yù)鎖定信號有效，輸出有效的鎖定信號。所述鎖相環(huán)及其鎖定檢測裝置和方法可以快速準確地檢測到鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)。
文檔編號H03L7/06GK101656536SQ200810041829
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者彭進忠, 林慶龍, 王軍成, 符志崗, 羅冬祥 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司