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2008年4月前，在中國國內(nèi)、外的集成電路中，完成AFC功能的電路已經(jīng)有很多種類，但其基本原理都是通過對基準(zhǔn)頻率的信號進(jìn)行比較，再引入負(fù)反饋完成此功能的。但是大多設(shè)計都存在鎖定速度慢、鎖定頻率單一、鎖定精度差的缺點(diǎn)。該設(shè)計充分考慮以上缺點(diǎn)，采用具有快速響應(yīng)能力的ECL方式的D觸發(fā)器和Bi-CMOS設(shè)計方案，完成了電路內(nèi)部AFC模塊的設(shè)計，并采用特殊的邏輯理論，實(shí)現(xiàn)了通過三個不同窗口，監(jiān)控AFC鎖定的精度和鎖定的范圍。^[1]

《高精度多窗口自動相位控制模式的全制式視頻解調(diào)電路》的目的是提供一款具有高精度多窗口自動相位控制模式的全制式視頻解調(diào)電路。^[1]

《高精度多窗口自動相位控制模式的全制式視頻解調(diào)電路》包括：內(nèi)部VCO振蕩模塊、模擬信號粗調(diào)整模塊、數(shù)字AFC調(diào)整模塊、模擬信號細(xì)調(diào)整模塊和PLL反饋模塊；內(nèi)部VCO振蕩模塊的一個輸出端接模擬信號粗調(diào)整模塊中的分頻器輸入端，內(nèi)部VCO振蕩模塊的另一個輸出端接數(shù)字AFC調(diào)整模塊中的計數(shù)器輸入端，內(nèi)部VCO振蕩模塊的第三個輸出端接模擬信號細(xì)調(diào)整模塊中乘法器的輸入端；模擬信號細(xì)調(diào)整模塊中乘法器的輸出端、數(shù)字AFC調(diào)整模塊中邏輯運(yùn)算的輸出端、模擬信號粗調(diào)整模塊中乘法器的輸出端分別接PLL反饋模塊的輸入端；PLL反饋模塊的輸出端接內(nèi)部VCO振蕩模塊的控制端。

數(shù)字AFC調(diào)整模塊中，設(shè)計了三個AFC判定窗口，該模塊包括了輸入VCO信號模塊、計數(shù)器模塊、與非門模塊、反饋電壓模塊；其中VCO信號模塊完成對輸入信號的放大處理，然后將信號送入計數(shù)器模塊；計數(shù)器模塊將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號再進(jìn)入與非門模塊；與非門模塊完成對三個判斷窗口的設(shè)置并通過端口讀出，同時控制于反饋電壓模塊；反饋電壓模塊最終完成對輸入信號的反饋控制。

與非門模塊設(shè)定的三個判斷窗口具體值為±187.5千赫、±1.6兆赫和±2.3兆赫。^[1]

其中數(shù)字AFC調(diào)整模塊是《高精度多窗口自動相位控制模式的全制式視頻解調(diào)電路》的特殊模塊。其設(shè)計工作原理如下：首先將內(nèi)部產(chǎn)生的VCO振蕩信號輸入數(shù)字AFC調(diào)整模塊，然后傳入后面的計數(shù)器，此計數(shù)器采用12級帶始能和清0控制的ECL式的D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，其中由始能和清0控制線確定了計數(shù)器的工作時段為40μs。由12級D觸發(fā)器產(chǎn)生的電平信號按照一定的邏輯關(guān)系進(jìn)入到六個（即三組）與非門中。其中通過和第二個與非門的處理，可以讀出與基準(zhǔn)頻率誤差范圍在±187.5千赫內(nèi)的VCO振蕩誤差，其中最小誤差精度為1/40μ＝25千赫。通過第三和第四個與非門的處理，可以判斷出VCO振蕩信號與基準(zhǔn)頻率的誤差是否在±1.6兆赫內(nèi)。而通過第五和第六個與非門的處理，可以控制AFC的鎖定范圍在±2.3兆赫內(nèi)。六個與非門共同作用在VPLL端，產(chǎn)生出反饋于VCO的電壓。具體方案如（圖2）所示。

此發(fā)明采用的AFC窗口判斷設(shè)定方式，提高了AFC的精度和可讀性。^[1]

由于采用了數(shù)模共同作用完成AFC功能的設(shè)計，不但集成了各種制式的轉(zhuǎn)化，還精簡了電路外圍的應(yīng)用。三個鎖相調(diào)整模塊的同時作用，即提高了電路的控制選擇范圍，又提高了鎖相的精度。數(shù)字AFC調(diào)整模塊的設(shè)計，更是準(zhǔn)確的確定出三種不同精度的AFC判斷窗口，提升了電路的工作效率和AFC的控制精度。^[1]

圖1是《高精度多窗口自動相位控制模式的全制式視頻解調(diào)電路》中的完成鎖相功能的模塊的原理方框圖。圖中包括：內(nèi)部VCO振蕩模塊11、模擬信號粗調(diào)整模塊12、數(shù)字AFC調(diào)整模塊13、模擬信號細(xì)調(diào)整模塊14和PLL反饋模塊15。

圖2是該發(fā)明中的完成數(shù)字AFC調(diào)整功能模塊的原理方框圖。該圖中包括：輸入VCO信號模塊21、計數(shù)器模塊22、與非門模塊23、反饋電壓模塊24。

圖3為數(shù)字AFC設(shè)定的三個判斷窗口的示意圖。

圖4為計數(shù)器模塊22中一級ECL式的D觸發(fā)器電原理圖。^[1]

《高精度多窗口自動相位控制模式的全制式視頻解調(diào)電路》是一種具有帶高精度、高響應(yīng)速度、多窗口（三個鎖定判斷窗口）的AFC（自動相位控制）的全制式視頻解調(diào)集成電路。主要涉及數(shù)字AFC控制的部分，屬于高速PLL（鎖相環(huán)）領(lǐng)域。^[1]

1.《高精度多窗口自動相位控制模式的全制式視頻解調(diào)電路》其特征在于該電路包括一個特殊的鎖相環(huán)模塊，此鎖相環(huán)模塊包括：內(nèi)部VCO振蕩模塊（11）、模擬信號粗調(diào)整模塊（12）、數(shù)字AFC調(diào)整模塊（13）、模擬信號細(xì)調(diào)整模塊（14）和PLL反饋模塊（15）；內(nèi)部VCO振蕩模塊（11）共分三路輸出，其中內(nèi)部VCO振蕩模塊（11）的個輸出端接模擬信號粗調(diào)整模塊（12）中的分頻器輸入端，內(nèi)部VCO振蕩模塊（11）的第二個輸出端接數(shù)字AFC調(diào)整模塊（13）中的計數(shù)器輸入端，內(nèi)部VCO振蕩模塊（11）的第三個輸出端接模擬信號細(xì)調(diào)整模塊（14）中乘法器的輸入端；模擬信號細(xì)調(diào)整模塊（14）中乘法器的輸出端、數(shù)字AFC調(diào)整模塊（13）中邏輯元算的輸出端、模擬信號粗調(diào)整模塊（12）中乘法器的輸出端分別接PLL反饋模塊（15）的輸入端；PLL反饋模塊（15）的輸出端接內(nèi)部VCO振蕩模塊（11）的控制端模擬信號粗調(diào)整模塊（12）分頻器的輸出端接乘法器的輸出端，數(shù)字AFC調(diào)整模塊（13）的邏輯運(yùn)算輸出端接AFC輸出，數(shù)字AFC調(diào)整模塊（13）中，設(shè)計了三個AFC判定窗口，該模塊包括了輸入VCO信號模塊（21）、計數(shù)器模塊（22）、與非門模塊（23）、反饋電壓模塊（24）；其中VCO信號模塊（21）完成對輸入信號的放大處理，然后將信號送入計數(shù)器模塊（22）；計數(shù)器模塊（22）將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號再進(jìn)入與非門模塊（23）；與非門模塊（23）完成對三個判斷窗口的設(shè)置并通過端口讀出，同時控制于反饋電壓模塊（24）；反饋電壓模塊（24）最終完成對輸入信號的反饋控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度多窗口自動相位控制模式的全制式視頻解調(diào)電路，其特征在于與非門模塊（23）設(shè)定的三個判斷窗口具體值為±187.5千赫、±1.6兆赫和±2.3兆赫。^[1]

該發(fā)明中的高精度多窗口自動相位控制模式的全制式視頻解調(diào)電路包括：內(nèi)部VCO振蕩模塊11、模擬信號粗調(diào)整模塊12、數(shù)字AFC調(diào)整模塊13、模擬信號細(xì)調(diào)整模塊14和PLL反饋模塊15；內(nèi)部VCO振蕩模塊11的一個輸出端接模擬信號粗調(diào)整模塊12中的分頻器輸入端，內(nèi)部VCO振蕩模塊11的另一個輸出端接分別接數(shù)字AFC調(diào)整模塊13中的計數(shù)器輸入端和模擬信號細(xì)調(diào)整模塊14中乘法器的輸入端；模擬信號細(xì)調(diào)整模塊14中乘法器的輸出端、數(shù)字AFC調(diào)整模塊13中邏輯元算的輸出端、模擬信號粗調(diào)整模塊12中乘法器的輸出端分別接PLL反饋模塊15的輸入端；PLL反饋模塊15的輸出端又接內(nèi)部VCO振蕩模塊11的控制端，控制內(nèi)部VCO振蕩模塊11的振蕩頻率。

數(shù)字AFC調(diào)整模塊14中，設(shè)計了三個AFC判定窗口，該模塊包括了輸入VCO信號模塊21、計數(shù)器模塊22、與非門模塊23、反饋電壓模塊24；其中VCO信號模塊21完成對輸入信號的放大處理，然后將信號送入計數(shù)器模塊22；計數(shù)器模塊22將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號再進(jìn)入與非門模塊23；與非門模塊23完成對三個判斷窗口的設(shè)置并通過端口讀出，同時控制于反饋電壓模塊24；反饋電壓模塊24最終完成對輸入信號的反饋控制。與非門模塊23設(shè)定的三個判斷窗口具體值為±187.5千赫、±1.6兆赫和±2.3兆赫。^[1]

這里給出了具體的原理方框圖（圖2），其中輸入的VCO信號經(jīng)過放大限幅處理后，分為in1、in1’兩路進(jìn)入到計數(shù)器模塊。計數(shù)器的位數(shù)為12位，由12個帶置位端和清零端的D觸發(fā)器級聯(lián)組成。D觸發(fā)器如圖4所示，其中A1是置位端，A2是清0端，它們是受前端電路控制，以確定計數(shù)器的在收到計數(shù)信號的40微秒內(nèi)開始由起始數(shù)遞減，其中不同制式的起始數(shù)不同（如38兆赫對應(yīng)的起始數(shù)為4095）。Q1、Q2’為D觸發(fā)器的輸出端，兩路信號既進(jìn)入下一級觸發(fā)器作為輸入信號，又進(jìn)入與非門模塊內(nèi)進(jìn)行邏輯組合運(yùn)算。12級D觸發(fā)器共輸出24個（12組）信號，按照特定的邏輯關(guān)系進(jìn)入與非門模塊（如圖2），在6個與非門模塊中進(jìn)行邏輯運(yùn)算，其運(yùn)算的結(jié)果為表1所示，分為了（+91）-（+63）-（+7）-（-8）-（-64）-（-92）六個端點(diǎn)。因?yàn)橛嫈?shù)時間為40微秒，所以分別對應(yīng)的頻率點(diǎn)就分別約為（+2.3M）-（+1.6M）-（+187.5K）-（-187.5K）-（-1.6M）-（-2.3M），其計算方式為：64/（40微秒）＝1.6兆赫。這樣就確定出三個不同的判定窗口±187.5千赫、±1.6兆赫和±2.3兆赫。在±187.5千赫窗口的控制下，將D觸發(fā)器1、D觸發(fā)器2和D觸發(fā)器3的Q信號讀出，從而精確的判斷內(nèi)部VCO的振蕩頻率，其最小精度為1/40μ＝25千赫；若信號頻率超出±187.5千赫，就將在±1.6兆赫窗口的控制下，判斷出是否在±1.6兆赫內(nèi)，若在，讀出1，若不在，讀出0；若信號頻率超出了±1.6兆赫，就將在±2.3兆赫窗口的控制下，判斷出是否在±2.3兆赫內(nèi)，若在，則AFC可以控制，若偏出，則AFC就放棄控制。這三個判斷窗口的示意圖如圖3所示。當(dāng)信號頻率在±2.3兆赫內(nèi)，那么三個控制窗口共同作用在反饋電壓模塊24上，產(chǎn)生出反饋電壓，控制VCO信號。

此模塊采用Bi-CMOS工藝進(jìn)行設(shè)計，計數(shù)器、與非門等模塊都采用雙極管設(shè)計完成，控制開關(guān)采用MOS管設(shè)計完成，既保證了此模塊的快速響應(yīng)能力和高頻特性，又保證了控制的精準(zhǔn)度和功能的完備性。而此工藝現(xiàn)階段在中國國內(nèi)已經(jīng)成熟，可以達(dá)到生產(chǎn)要求。^[1]

表1為計數(shù)器的輸出信號進(jìn)入與非門組成后產(chǎn)生的邏輯關(guān)系數(shù)值（即三個判斷窗口的換算方式）。

2011年，《高精度多窗口自動相位控制模式的全制式視頻解調(diào)電路》獲得第七屆江蘇省項(xiàng)目獎優(yōu)秀獎。^[3]