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*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。
