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 主控制器电路设计由上面分析可见,本改进型的DCO设计主要体现在主控制器的内部功能电路实现上,下面详细介绍该主控制器总体电路和关键电路的设计。总体电路设计所设计的主控制器总体电路结构如示。

  其中虚线框中为控制器主体结构,INC为进位控制输入端,DEC为借位控制输入端,N为增/减量控制字输入端,CP为高频时钟输入端,RESET为复位输入端。控制器输出信号经m分频器分频后即可得到所需的频率信号,边沿检测器可以灵敏的检测到输出信号边沿(上升沿和下降沿)的变化,并输出一个复位信号到控制器,配合控制器对整个电路进行控制。下面按照所示的3种工作模式详细介绍一下控制器的控制原理:主控制器总体电路(1)二分频模式当进位与借位控制端输入均为低电平时,控制器工作在二分频模式。由于INC=0,DEC=0,使得2个三态门均处于关闭状态,可编程计数器与JK触发器不相通,处于无效工作状态。此时上拉N管使得JK触发器的J,K输入端被置为高电平,JK触发器对高频时钟信号进行二分频,控制器最终输出占空比为1B4的方波信号,此频率信号经m分频器后输出频率为fs/(2m)的对称方波信号。

  (2)添加脉冲模式当进位控制端输入为高电平,借位控制端输入为低电平时,控制器工作在添加脉冲模式。由于INC=1,DEC=0,使得与JK触发器J端相连的三态门打开,可变编程计数器的输出端与JK触发器的J端相通,而K端仍被上拉为高电平。此种模式的工作原理为:开始时RESET端输入低电平,此时可编程计数器,JK触发器,m分频器均被复位;当reset变为高电平后,可编程计数器从0开始做加计数,在此期间可编程计数器输出为高电平,经过三态门反向后,输出给JK触发器的J端,使得JK触发器输出保持为低电平,此时控制器输出频率为fs,当可编程计数器计到控制字的设定值N时停止计数,并输出低电平,从而使JK触发器的J端输入变为高电平,JK触发器对高频时钟进行二分频,而当DCO总的输出信号出现边沿的变化时,边沿检测器立即产生一个复位信号给可编程计数器,使其复位并重新从0开始做加计数,重复上述过程。通过分析可以看出,在每一个工作周期(可编程计数器复位重新计数2次)中,控制器向m分频器的输入脉冲信号中添加了N个脉冲,从而使m分频器提前NTs计满脉冲数,即使得DCO输出信号周期减小了NTs。

  结语文中所述DCO是基于增/减量计数式DCO的工作原理所设计的,具有结构简单,易于集成的特点,其通过改变整体电路的分频比来大幅调整输出信号的频率,其功能与除N计数式DCO相当,该DCO集中了增/减量计数式DCO和除N式计数器的优点,应用于锁相环路时既可达到除N式计数器的响应速度,又由于其简单的结构而易于集成。

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