專利名稱：：基于時(shí)鐘借用頻率控制的相位切換多模分頻方法及分頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及相位選擇型多模分頻器?，F(xiàn)有技術(shù)在鎖相環(huán)型頻率綜合器中，多模分頻器(multi-modulusdivider)將壓控振蕩器(VoltageControlOsillator)輸出的射頻本地振蕩信號進(jìn)行分頻，分頻后的信號與從穩(wěn)定的晶體振蕩器來的信號在鑒頻鑒相器(PhaseFrequencyDetector)中進(jìn)行相位的比較，比較后的結(jié)果反映了兩個(gè)信號之間的相位差，并給出了頻率差方面的信息，這個(gè)結(jié)果由環(huán)路濾波器(LoopFilter)進(jìn)行低通濾波后，用來調(diào)解壓控振蕩器的振蕩頻率，以實(shí)現(xiàn)環(huán)路鎖定。多模預(yù)分頻器是鎖相環(huán)型頻率綜合器中直接工作在射頻頻率的高頻?！姥?，它對壓控振蕩器的輸出信號進(jìn)行分頻，分頻比可以為N、N-l、N-2........N-M，具體分頻比根據(jù)需要選取。為了實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)，采用相位切換技術(shù)[l](J.craninckxandM.S丄Steyaert,"A1.75-GHz/3-VDual-ModulusDivide-by-128/129Prescalerin0.7umCMOS",IEEEJournalofSolid-StateCircuits,July1996)實(shí)現(xiàn)的異步分頻器電路，能夠在最大程度上減少工作在高頻下的電路單元個(gè)數(shù)，用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多模分頻器電路結(jié)構(gòu)如圖l所示。多模分頻器由三部分組成4/3分頻的高頻分頻器(4/3Divider)、觸發(fā)計(jì)數(shù)器(/NCounter)和相位切換控制邏輯(Phase-switchcontrol)。各部分主要功能是:4/3Divider根據(jù)相位切換控制信號C來選擇對射頻輸入信號進(jìn)行4分頻或者3分頻，得到高頻分頻器的輸出頻率信號F4。異步計(jì)數(shù)器對頻率信號F4再進(jìn)行/N分頻得到整個(gè)多模分頻器的輸出頻率信號Fout，頻率信號Fout和外部輸入的ModeSelect信號經(jīng)過相位切換控制邏輯產(chǎn)生相位切換控制信號C。4/3Divider由兩級觸發(fā)器和4選1相位選擇(MUX4-1)單元構(gòu)成，兩級觸發(fā)器對輸入的射頻信號Fin進(jìn)行四分頻，可以得到四個(gè)相互正交的相位信號Pl、P2、P3、P4，在時(shí)間上，這四個(gè)信號每一個(gè)都落后于另一個(gè)信號一個(gè)射頻信號Fin周期Tin。在多模分頻器輸出頻率信號Fout的一個(gè)周期內(nèi)的某一個(gè)時(shí)刻，如果我們通過相位切換控制邏輯將F4按(P4—P3或P3—P2或P2—P1或Pl—P4)的順序[2]從一個(gè)信號切換到另一個(gè)信號，分頻器的分頻比就會減少l;如果在一個(gè)Fout周期內(nèi)相位切換控制邏輯使F4按此順序切換M次，則分頻器的分頻比就會減少M(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)了多模分頻操作。相位切換控制環(huán)路的延時(shí)需要精確的控制，以確保在一個(gè)Fout周期內(nèi)能夠進(jìn)行(......P4—P3—P2—P1—P4......)的連續(xù)切換，實(shí)現(xiàn)多模分頻操作。相位切換控制環(huán)路包括4選1相位選擇(MUX4-1)單元，觸發(fā)計(jì)數(shù)器和相位切換控制邏輯單元三個(gè)部分?？刂苾蓚€(gè)相鄰正交相位信號進(jìn)行切換的時(shí)序關(guān)系直接決定了整個(gè)控制環(huán)路的延時(shí)需求，圖2給出了從相位P2切換到Pl的時(shí)序圖[2](K,Shu，E,Sanchez-SinencioandJ.Silva-Martinez，"A2.1-GHzmonolithicfrequencysynthesizerwithrobustphaseswitchingprescalerandloopcapacitancescaling",inProc.IEEEInt.Symp.CircuitsandSystems(ISCAS),vol.4，Phoenix,AZ，May2002,pp.791-794)。圖2中所用標(biāo)號定義如下△Tmux:在不進(jìn)行相位切換時(shí)，P2F4經(jīng)過MUX4-1單元的延時(shí)；△Tdiv:F4F。ut經(jīng)過觸發(fā)計(jì)數(shù)器單元的延時(shí)；△Tetrl:F。ut—Ctrl經(jīng)過相位切換控制單元的延時(shí)；△Tc—P1:Ctrl的上升沿領(lǐng)先Pl下一個(gè)上升沿的時(shí)間；△TP1F4:相位切換時(shí)，Pl—F4經(jīng)過MUX4-1單元的延時(shí)；T3:P2的上升沿到下一個(gè)P1上升沿的延時(shí)，T3等于3個(gè)輸入射頻信號(Fin)周期TwTF4sw:相位進(jìn)行切換時(shí)，F(xiàn)4的第一個(gè)信號周期；T。ut:進(jìn)行相位切換時(shí)，分頻器輸出信號周期；從圖2的延時(shí)時(shí)序關(guān)系，我們可以分析出，如果ATe—P1=3Tin-AT醒-ATdiv-ATctn大于4選l相位選擇(MUX4-1)單元的延時(shí)，相位P2可以順利切換到Pl，兩者在4選1相位選擇單元處不會相互干擾。如果滿足這個(gè)條件，那么ATP1_F4=ATmux，并且IV4—^等于3倍的射頻輸入信號周期Tin，否則TF4—^可能是3倍到4倍射頻輸入信號周期間的任何值。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的技術(shù)方案不能對高速輸入信號Fin在多模分頻器輸出信號Font的一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行連續(xù)的相位切換的問題，本發(fā)明的目的是當(dāng)射頻輸入信號Fin的頻率增加時(shí)，能夠在一個(gè)Fout周期內(nèi)能夠進(jìn)行(......P4—P3—P2—P1—P4......)的連續(xù)切換、實(shí)現(xiàn)多模分頻操作、實(shí)現(xiàn)低功耗，為此，本發(fā)明提供一種基于時(shí)鐘借用頻率控制的相位切換多模分頻方法及分頻器。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明第一方面提供的基于時(shí)鐘借用頻率控制的相位切換型多模分頻方法的技術(shù)方案如下步驟l:輸入周期為Tin的射頻信號Fin，使相位切換控制環(huán)路各部分生成4選1相位選擇延時(shí)時(shí)間ATmux、觸發(fā)計(jì)數(shù)延時(shí)時(shí)間ATdiv和相位切換控制延時(shí)時(shí)間ATctri;步驟2:在多模分頻器輸出頻率信號Fout的一個(gè)周期內(nèi)，使相位切換控制環(huán)路相位連續(xù)切換的條件采用如下形式2AT畫+ATdiv+ATctrl^3Tin步驟3:根據(jù)相位連續(xù)切換的條件，設(shè)置相位切換控制單元的電路結(jié)構(gòu)，獲得相位切換控制單元的延時(shí)時(shí)間AT^;步驟4:根據(jù)相位連續(xù)切換的條件，設(shè)置相位切換控制單元的電路結(jié)構(gòu)，使相位切換控制單元在高頻分頻器輸出頻率信號F4上升沿前的低電平時(shí)間段提前開始工作；步驟5:通過觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元中的脈沖控制單元電路保證相位切換控制信號Ci在高頻分頻器輸出頻率信號F4的上升沿后產(chǎn)生，完成時(shí)鐘借用頻率控制的相位切換型多模分頻。對相位選擇單元延時(shí)時(shí)間AT^x延時(shí)達(dá)到最小是通過優(yōu)化邏輯電路結(jié)構(gòu)并配合相位切換控制單元實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明第二方面提供的基于時(shí)鐘借用頻率控制的相位切換型多模分頻器的技術(shù)方案如下一高頻分頻器，用于將輸入頻率信號和^生成高頻分頻器的輸出頻率信號F4;—觸發(fā)計(jì)數(shù)器，用于將高頻分頻器的輸出頻率信號F4生成分頻信號Fm;—相位切換控制單元，用于將頻率信號F4和分頻信號Fm生成相位切換控制信號Ci。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述高頻分頻器包括第一分頻觸發(fā)器，用于將輸入頻率信號生成兩路頻率信號；第二分頻觸發(fā)器，用于將兩路頻率信號生成四路相位信號；以及相位選擇單元，用于將四路相位信號生成高頻分頻器的輸出頻率信號。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一分頻觸發(fā)器采用兩輸入和兩輸出的兩分頻觸發(fā)器；第二分頻觸發(fā)器采用兩輸入和四輸出的兩分頻觸發(fā)器；相位選擇單元采用四選一相位選擇單元。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述觸發(fā)計(jì)數(shù)器包括由n個(gè)兩分頻觸發(fā)器串聯(lián)連接，用于分別輸出多個(gè)分頻信號。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述觸發(fā)計(jì)數(shù)器采用單輸入單輸出兩分頻觸發(fā)器°根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述相位切換控制單元，包括-一觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元，對頻率信號、分頻信號和外部輸入控制信號的邏輯操作，用于產(chǎn)生相位切換控制狀態(tài)機(jī)的觸發(fā)脈沖信號；一相位切換控制狀態(tài)機(jī)，用于將觸發(fā)脈沖信號生成相位切換控制信號，用于控制相位選擇單元四路相位信號的中的某一位連接到高頻分頻器輸出頻率信號的相位切換操作。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述相位切換控制單元的分頻比由外部輸入控制信號選擇。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元包括一脈沖準(zhǔn)備單元，用于將高頻分頻器的輸出頻率信號和觸發(fā)計(jì)數(shù)器的輸出頻率信號以及外部輸入控制信號生成脈沖信號；一脈沖控制單元，用于將高頻分頻器的輸出分頻信號和脈沖準(zhǔn)備單元的輸出脈沖信號，生成觸發(fā)脈沖信號。本發(fā)明提出新型的多模分頻器相位切換控制環(huán)路，具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明提出的新型多模分頻器相位切換控制環(huán)路能夠保證在射頻輸入信號頻率增加時(shí)，在多模分頻器輸出信號Fout的一個(gè)周期進(jìn)行連續(xù)的相位切換。2.本發(fā)明提出的新型多模分頻器相位切換控制環(huán)路比原有技術(shù)方案分頻速度快、功耗低，實(shí)現(xiàn)簡單。3.本發(fā)明提出的新型多模分頻器相位切換控制環(huán)路工作穩(wěn)定性高，對具體加工工藝參數(shù)變化不敏感。4.本發(fā)明可應(yīng)用于無線收發(fā)機(jī)中的頻率綜合器、時(shí)鐘產(chǎn)生和恢復(fù)電路等
技術(shù)領(lǐng)域：
。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)相位選擇型多模分頻器圖2示出圖1的相位切換時(shí)序關(guān)系3本發(fā)明的多模分頻器結(jié)構(gòu)框4示出圖3示出多模分頻器實(shí)施例結(jié)構(gòu)框5示出圖3中相位切換控制單元細(xì)化結(jié)構(gòu)框6示出示出觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元電路結(jié)構(gòu)框7示出圖6中觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元電路結(jié)構(gòu)的實(shí)施例圖8示出圖4中四選一相位選擇單元電路結(jié)構(gòu)圖9示出圖5中控制狀態(tài)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移10示出圖5中控制狀態(tài)機(jī)電路圖具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明加以詳細(xì)說明，應(yīng)指出的是，所描述的實(shí)施例僅旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。為了實(shí)現(xiàn)低功耗的多模分頻器，當(dāng)射頻輸入信號Fin的頻率增加時(shí)，保證在多模分頻器輸出信號Font的一個(gè)周期內(nèi)相位能夠連續(xù)切換的條件可寫成如下形式2ATmux+ATdiv+ATctrlS3Tm(公式1)滿足了這個(gè)公式，多模分頻器就可以正確工作。4選1相位選擇單元是相位切換的必經(jīng)之路，當(dāng)4選1相位選擇單元電路結(jié)構(gòu)確定以后，4選1相位選擇單元的延時(shí)時(shí)間ATmux也隨之確定，所以只能設(shè)法減少相位切換控制單元的延時(shí)時(shí)間AT^和觸發(fā)計(jì)數(shù)器的延時(shí)時(shí)間ATdiv。本發(fā)明就是使系統(tǒng)能夠在射頻輸入信號Fin的頻率增加時(shí)滿足公式1的要求。從圖2中，我們可以發(fā)現(xiàn)，相位切換控制信號Ci以高頻分頻器的輸出頻率信號F4的上升沿為基準(zhǔn)，經(jīng)過一段延時(shí)時(shí)間AT^+ATdiv后產(chǎn)生。當(dāng)然，當(dāng)前相位切換控制信號Ci必須在前一次的相位切換全部完成后，也就是在高頻分頻器的輸出頻率信號F4的上升沿后產(chǎn)生，否則邏輯上將出現(xiàn)錯(cuò)誤。但是，我們可以"借用"高頻分頻器輸出頻率信號F4上升沿前的低電平時(shí)間段，使相位切換控制單元提前開始工作，通過脈沖控制單元保證相位切換控制信號Ci在高頻分頻器輸出頻率信號F4的上升沿后產(chǎn)生，就相當(dāng)于將相位切換控制單元的延時(shí)時(shí)間AT^移到了高頻分頻器輸出頻率信號F4的上升沿前，這就是"時(shí)間借用"切換控制技術(shù)。以上是"時(shí)間借用"技術(shù)的主要思路，具體電路結(jié)構(gòu)見后面的具體實(shí)施方案。本發(fā)明的另一重點(diǎn)是在減少4選1相位選擇單元ATn^延時(shí)時(shí)間方面。前面己經(jīng)說過，4選1相位選擇(MUX4-1)單元是相位切換的必經(jīng)之路，我們不能完全消除這個(gè)延時(shí)時(shí)間，但可以通過優(yōu)化邏輯電路結(jié)構(gòu)并配合相位切換控制狀態(tài)機(jī)使4選1相位選擇單元AT目x延時(shí)時(shí)間達(dá)到最小，具體的電路結(jié)構(gòu)在后面的具體實(shí)施方案中將詳細(xì)表述-具體實(shí)施方案中，圖3給出本發(fā)明多模分頻器的結(jié)構(gòu)框圖，圖中包括高頻分頻器1、觸發(fā)計(jì)數(shù)器2、相位切換控制單元3;輸入信號^"和^給入高速分頻器1的信號輸入端，高速分頻器1的輸出頻率信號F4輸入給觸發(fā)計(jì)數(shù)器2和相位切換控制單元3的信號輸入端。觸發(fā)計(jì)數(shù)器2的輸出分頻信號F8、F16、F32、F64、......Fm分別輸入給相位切換控制單元3的信號輸入端，相位切換控制單元3輸出的相位切換控制信號Ci,在實(shí)施例中為相位切換控制信號C0、Cl、C2分別輸入給高速分頻器1的信號輸入端。外部輸入控制信號MO、Ml、M2.......Mt給入相位切換控制單元3的信號輸入端；上述，m=8，16，32，64，......；n=0,l,2，3，4,......;t=0,l,2，3,4，......;i=0，1，2。圖4示出多模分頻器實(shí)施例結(jié)構(gòu)框圖，圖中所示為高速分頻器1包括第一分頻觸發(fā)器11、第二分頻觸發(fā)器12和相位選擇單元13，其中第一分頻觸發(fā)器11可采用兩輸入和兩輸出的兩分頻觸發(fā)器；第二分頻觸發(fā)器12可采用兩輸入和四輸出的兩分頻觸發(fā)器；第一分頻觸發(fā)器ll，用于將輸入頻率信號^"和^生成兩路頻率信號^2和^;第二分頻觸發(fā)器12，用于將兩路頻率信號,2和巧生成四路相位信號Pl、P2、P3和P4;相位選擇單元13可采用四選一相位選擇單元。相位選擇單元13，用于將四路相位信號Pl、P2、P3和P4生成高頻分頻器1的輸出頻率信號F4。觸發(fā)計(jì)數(shù)器2包括由n個(gè)兩分頻觸發(fā)器2n串聯(lián)連接，用于分別輸出分頻信號F8、F16、F32、F64、......Fm。實(shí)施例中觸發(fā)計(jì)數(shù)器2采用單輸入單輸出兩分頻觸發(fā)器20、21、22、23.......2n，n=0,l,2,3,4,......。相位切換控制單元3與圖3中相同。圖4的工作原理如下表示:射頻輸入信號"'"和^給入第一分頻觸發(fā)器11的信號輸入端，第一分頻觸發(fā)器11的輸出分頻信號^2和^是第二分頻觸發(fā)器12的輸入，第二分頻觸發(fā)器12生成的四路相位信號為第一輸出相位信號Pl、第二輸出相位信號P2、第三輸出相位信號P3和第四輸出相位信號P4是4選1相位選擇單元13的輸入信號，4選1相位選擇單元13的輸出頻率信號F4給入第一分頻觸發(fā)器20和相位切換控制單元3的輸入端。第一分頻觸發(fā)器20的輸出分頻信號F8是第二分頻觸發(fā)器21和相位切換控制單元3的輸入信號，第二分頻觸發(fā)器21的輸出分頻信號F16是第三分頻觸發(fā)器22和相位切換控制單元3的輸入信號，第三分頻觸發(fā)器22的輸出分頻信號F32是第四分頻觸發(fā)器23和相位切換控制單元3的輸入信號，第四分頻觸發(fā)器23的輸出分頻信號F64是第五分頻觸發(fā)器24和相位切換控制單元3的輸入信號，依此類推。最后，第n分頻觸發(fā)器2n的輸出分頻信號Fm是相位切換控制單元3的輸入信號，并作為整個(gè)多模分頻器的輸出頻率信號。如圖5相位切換控制單元3的細(xì)化結(jié)構(gòu)框圖，相位切換控制單元3包括觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元31、控制狀態(tài)機(jī)32。在圖中引入了頻率信號F4、分頻信號F8、F16、F32、F64、......Fm和外部輸入控制信號M0、Ml、M2、......Mt作為相位切換控制單元3的輸入信號進(jìn)入觸發(fā)脈沖產(chǎn)生(Pusle—generate)單元31，通過這些信號的邏輯操作產(chǎn)生相位切換控制狀態(tài)機(jī)32(Contro1—state—machine)的觸發(fā)脈沖信號TP，控制狀態(tài)機(jī)32收到觸發(fā)脈沖信號TP信號后給出3位的相位切換控制信號C2、Cl和C0，4選1相位選擇單元13根據(jù)相位切換控制信號C2、Cl和C0選擇第一輸出相位信號P1、第二輸出相位信號P2、第三輸出相位信號P3或第四輸出相位信號P4中的某一位作為輸出，完成一次相位切換操作。本發(fā)明多模分頻器具體的分頻比由外部輸入控制信號M0、Ml、M2、......Mt選擇，t=0,l，2，3,4,......。圖6示出觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元電路31結(jié)構(gòu)框圖，包括脈沖準(zhǔn)備單元311和脈沖控制單元312。脈沖準(zhǔn)備單元311的輸入包括三部分，第一部分是高頻分頻器1的輸出頻率信號F4，第二部分是來自觸發(fā)計(jì)數(shù)器2輸出的分頻信號F8、F16、F32、F64、......Fm，第三部分是外部輸入控制信號M0、Ml、M2、......Mt。脈沖準(zhǔn)備單元311，通過對高頻分頻器1的輸出頻率信號F4和觸發(fā)計(jì)數(shù)器2的輸出分頻信號F8、F16、F32、F64.......Fm以及外部輸入控制信號M0、Ml、M2.......Mt的邏輯操作生成脈沖信號PR;脈沖準(zhǔn)備單元311輸出的脈沖信號PR是脈沖控制單元312的輸入，脈沖控制單元312的另一個(gè)輸入是頻率信號F4，脈沖控制單元312的輸出是觸發(fā)脈沖信號TP。觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元31(pulse一generate)的具體電路結(jié)構(gòu)如圖7中所示的脈沖準(zhǔn)備單元311包括反相器311z0、311zl、311z2、311z3、311z4、......311zn，多輸入與非門3110以及多輸入與非門311k0、311kl、311k2、311k3、......311kt。脈沖控制單元312，用于將高頻分頻器1的輸出頻率信號F4和脈沖準(zhǔn)備單元311的輸出脈沖信號PR生成觸發(fā)脈沖信號TP。脈沖選擇單元312采用兩輸入與非門3121和反相器3122。頻率信號F4、分頻信號F8、F16、F32、F64、......Fm分別為反相器311z0、311zl、311z2、311z3、311z4、......311zn的輸入信號，反相器311z0、311zl、311z2、311z3、311z4、......311zn的輸出信號分別是巧、^i、^、^、......^。多輸入與非門311k0、311kl、311k2、311k3、......311kt的輸入信號MO、Ml、M2、......Mt。反相器311zO輸出的頻率信號巧是多輸入與非門311k0、311kl、311k2、311k3、......311kt的共用輸入信號。圖7的電路結(jié)構(gòu)看似復(fù)雜，但其中有規(guī)律可循。例如多輸入與非門311k2有5個(gè)輸入信號，除了輸入頻率信號巧和控制信號M2以外，另外三個(gè)分別是反相器311zl和反相器311z2的輸入頻率信號以及反相器311z3的輸出頻率信號，依此類推，多輸入與非門311kx(x是0,1,2,3......t中的任一取值)有x+3個(gè)輸入端，除了輸入頻率信號^和控制信號Mx以外，其余的分別是反相器311zl、311z2、......311zx的輸入頻率信號以及反相器311z(x+l)的輸出頻率信號。同理，多輸入與非門311k2的輸出脈沖信號是S[t-2]，多輸入與非門311kx的輸出脈沖信號就是S[t-x]。S[O]、......、S[t-3]、S[t-2]、S[t-l]、S[t]是多輸入與非門3110的輸入脈沖信號，多輸入與非門3110的輸出脈沖信號PR是兩輸入與非門3121的輸入脈沖信號，兩輸入與非門3121的另一個(gè)輸入脈沖信號是頻率信號F4。兩輸入與非門3121的輸出脈沖信號是反相器3122的輸入脈沖信號，反相器3122的輸出脈沖信號是觸發(fā)脈沖信號PT。觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元31根據(jù)外部輸入控制信號M0、M1、M2、......Mt的狀態(tài)，在輸出端產(chǎn)生一系列觸發(fā)脈沖信號TP。圖7中的標(biāo)號S[O]........S[t-3]、S[t國2]、S[t隱l]、S[t]表示相對應(yīng)的與非門產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，例如S[t-3]表示當(dāng)M3為高電平時(shí)，S[t-3]端將產(chǎn)生2^8個(gè)脈沖，依此類推，S[t隱x](x是0，1,2，3......t中的任一取值)表示當(dāng)Mx為高電平時(shí)，S[t-x]端將產(chǎn)生2x個(gè)脈沖，這些脈沖經(jīng)過一個(gè)與非門后，再對頻率信號F4進(jìn)行邏輯與操作，以保證TP信號在頻率信號F4的上升沿后產(chǎn)生，否則隨后的相位切換將出現(xiàn)錯(cuò)誤。4選1相位選擇(MUX4-1)單元13的電路結(jié)構(gòu)如圖8所示，具有兩輸入與非門131、132、133、134、135、136、137、138和139及反相器13a、13b和13c。圖中相位切換控制信號C2、Cl和CO是圖4中相位切換控制單元3的輸出，第一輸出相位信號Pl、第二輸出相位信號P2、第三輸出相位信號P3和第四輸出相位信號P4是圖4中第二分頻觸發(fā)器12的輸出。反相器13a的輸入是相位切換控制信號C2，它的輸出是兩輸入與非門131的輸入，兩輸入與非門131的另一個(gè)輸入是第四輸出相位信號P4，兩輸入與非門131的輸出是兩輸入與非門135的輸入。兩輸入與非門132的一個(gè)輸入是相位切換控制信號C2，另一個(gè)輸入是第二輸出相位信號P2，兩輸入與非門132的輸出是兩輸入與非門135的另一個(gè)輸入。兩輸入與非門135的輸出端連接到相位信號PI。反相器13b的輸入是相位切換控制信號Cl，它的輸出是兩輸入與非門133的輸入，兩輸入與非門133的另一個(gè)輸入是第三輸出相位信號P3，兩輸入與非門133的輸出是兩輸入與非門136的輸入。兩輸入與非門134的一個(gè)輸入是相位切換控制信號Cl，另一個(gè)輸入是第一輸出相位信號Pl，兩輸入與非門134的輸出是兩輸入與非門136的另一個(gè)輸入。兩輸入與非門136的輸出端連接到相位信號PQ。反相器13c的輸入是相位切換控制信號C0，它的輸出是兩輸入與非門137的輸入，兩輸入與非門137的另一個(gè)輸入是相位信號PI，兩輸入與非門137的輸出是兩輸入與非門139韻輸入。兩輸入與非門138的一個(gè)輸入是相位切換控制信號C0，另一個(gè)輸入是相位信號PQ，兩輸入與非門138的輸出是兩輸入與非門139的另一個(gè)輸入。兩輸入與非門139的輸出是頻率信號F4。4選1相位選擇單元選擇正確的輸出信號通過兩步完成。相位切換控制信號C2選擇第四輸出相位信號P4或第二輸出相位信號P2通過兩輸入與非門輸出135輸出的相位信號PI到兩輸入與非門137的輸入端，相位切換控制信號Cl選擇第三輸出相位信號P3或第一輸出相位信號14Pl通過兩輸入與非門輸出136輸出的相位信號PQ到兩輸入與非門138的輸入端。因?yàn)榈谝惠敵鱿辔恍盘朠1、第二輸出相位信號P2、第三輸出相位信號P3和第四輸出相位信號P4在相位上依次延時(shí)四分之一周期，因此相位信號PI與相位信號PQ正交。相位切換控制信號CO選擇相位信號PI或相位信號PQ通過兩輸入與非門輸出139輸出頻率信號F4，這個(gè)電路與三個(gè)相位切換控制信號C2、Cl和C0配合可使ATmux延時(shí)時(shí)間僅為相位信號PI或相位信號PQ到頻率信號F4的延時(shí)，這個(gè)延時(shí)等于通過兩個(gè)與非門的傳播延時(shí)。具體方法是，當(dāng)相位切換控制信號CO選擇相位信號PI路作為輸出時(shí)，相位切換控制信號Cl將相位信號PQ路準(zhǔn)備好，也就是將第三輸出相位信號P3或第一輸出相位信號Pl傳送給相位信號PQ，當(dāng)相位切換控制信號CO選擇相位信號PQ路作為輸出時(shí)，不需要等待第三輸出相位信號P3或第一輸出相位信號PI到相位信號PQ的傳播延時(shí)，可直接將相位信號PQ輸出給頻率信號F4。同理，相位切換控制信號CO再切換到相位信號PI路時(shí)，相位切換控制信號C2己經(jīng)將該路信號準(zhǔn)備好。因此，這個(gè)電路與相位切換控制信號C2、C1和CO的配合可使4選1相位選擇(MUX4-l)單元的延時(shí)(ATn^)僅為兩個(gè)與非門的傳播延時(shí)，使公式1的約束條件更容易實(shí)現(xiàn)。相位切換控制信號C2、Cl和CO的狀態(tài)與相對應(yīng)的頻率信號F4輸出見下面附表1所示<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>從表中我們可以相位切換控制信號C2、Cl和CO共有4種控制狀態(tài)，周期循環(huán)。相位切換控制信號C2、Cl和CO狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖9所示，圖中橢圓圈內(nèi)為控制狀態(tài)，控制狀態(tài)按照相位切換控制信號C2、Cl和CO的順序狀態(tài)轉(zhuǎn)移。控制狀態(tài)機(jī)32(Contro1—state—machine)的電路圖如圖10所示，相位切換控制狀態(tài)機(jī)32，用于將觸發(fā)脈沖信號TP生成相位切換控制信號Ci即為相位切換控制信號Cl、C2和C0，用于控制相位選擇單元13四路第一相位信號Pl、第二相位信號P2、第三相位信號P3或第四相位信號P4的中的某一位連接到高頻分頻器1輸出頻率信號F4的相位切換操作。圖中控制狀態(tài)機(jī)32是D觸發(fā)器321、D觸發(fā)器322和D觸發(fā)器323，每個(gè)D觸發(fā)器有一個(gè)輸入端in，一個(gè)時(shí)鐘端clk和一個(gè)輸出端out。圖中是NMOS晶體管326和327，NMOS晶體管有三端，G表示柵極，S表示源極，D表示漏極。圖中是反相器324和325，它們一起構(gòu)成圖5中的控制狀態(tài)機(jī)32。D觸發(fā)器321、322和323的dk端連接到觸發(fā)脈沖信號PT。D觸發(fā)器321、322和323的out端分別連接到相位切換控制信號C2、Cl和C0。反相器324的輸入是相位切換控制信號C1，它的輸出信號連接到D觸發(fā)器321的in端和NMOS晶體管327的S端。反相器325的輸入是相位切換控制信號C0，它的輸出連接到323的in端和NMOS晶體管326的G端。NMOS晶體管327的D端連接到NMOS晶體管326的D端和D觸發(fā)器322的in端。NMOS晶體管327的G端連接到相位切換控制信號C0，NMOS晶體管326的S端連接到相位切換控制信號Cl?？刂茽顟B(tài)機(jī)32的電路實(shí)現(xiàn)是通過觀察附表1和圖9的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程而得來的。通過觀察我們可以發(fā)現(xiàn)，如果相位切換控制信號C0的當(dāng)前狀態(tài)為0，相位切換控制信號Cl的下一個(gè)狀態(tài)與相位切換控制信號Cl的當(dāng)前狀態(tài)相同；如果相位切換控制信號CO的當(dāng)前狀態(tài)為1，相位切換控制信號Cl的下一個(gè)狀態(tài)與相位切換控制信號Cl的當(dāng)前狀態(tài)相反。而相位切換控制信號C2的下一個(gè)狀態(tài)一直是與相位切換控制信號Cl的當(dāng)前狀態(tài)相反，根據(jù)這些觀察我們可容易理解這個(gè)狀態(tài)機(jī)電路圖。這個(gè)電路圖的另一個(gè)重要特點(diǎn)是，它不需要外部的上電復(fù)位信號，也就是說無論狀態(tài)機(jī)初始上電的狀態(tài)如何，都可以回到狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中四個(gè)正確狀態(tài)中的一個(gè)，進(jìn)入正確的循環(huán)軌道，如狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖9所示。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。權(quán)利要求1、一種基于時(shí)鐘借用頻率控制的相位切換型多模分頻方法，其特征在于，分頻步驟如下步驟1輸入周期為Tin的射頻信號Fin，使相位切換控制環(huán)路各部分生成4選1相位選擇延時(shí)時(shí)間ΔTmux、觸發(fā)計(jì)數(shù)延時(shí)時(shí)間ΔTdiv和相位切換控制延時(shí)時(shí)間ΔTctrl；步驟2在多模分頻器輸出頻率信號Fout的一個(gè)周期內(nèi)，使相位切換控制環(huán)路相位連續(xù)切換的條件采用如下形式2ΔTmux+ΔTdiv+ΔTctrl≤3Tin步驟3根據(jù)相位連續(xù)切換的條件，設(shè)置相位切換控制單元的電路結(jié)構(gòu)，獲得相位切換控制單元的延時(shí)時(shí)間ΔTctrl；步驟4根據(jù)相位連續(xù)切換的條件，設(shè)置相位切換控制單元的電路結(jié)構(gòu)，使相位切換控制單元在高頻分頻器輸出頻率信號F4上升沿前的低電平時(shí)間段提前開始工作；步驟5通過觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元中的脈沖控制單元電路保證相位切換控制信號Ci在高頻分頻器輸出頻率信號F4的上升沿后產(chǎn)生，完成時(shí)鐘借用頻率控制的相位切換型多模分頻。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模分頻方法，其特征在于，對相位選擇單元延時(shí)時(shí)間AT^^延時(shí)達(dá)到最小是通過優(yōu)化邏輯電路結(jié)構(gòu)并配合相位切換控制單元實(shí)現(xiàn)。3、一種基于時(shí)鐘借用頻率控制的相位切換型多模分頻器，其特征在于，包括一高頻分頻器(1)，用于將輸入頻率信號(M")禾n(^)生成高頻分頻器(1)的輸出頻率信號(F4);一觸發(fā)計(jì)數(shù)器(2)，用于將高頻分頻器(1)的輸出頻率信號(F4)生成分頻信號(Fm);一相位切換控制單元(3)，用于將頻率信號(F4)和分頻信號(Fm)生成相位切換控制信號(Ci)。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的多模分頻器，其特征在于，所述高頻分頻器(1)包括第一分頻觸發(fā)器(11)，用于將輸入頻率信號(W")和(^)生成兩路頻率信號(尸2)和(巧)；第二分頻觸發(fā)器(12)，用于將兩路頻率信號(,2)和(巧)生成四路相位信號；以及相位選擇單元(13)，用于將四路相位信號生成高頻分頻器(1)的輸出頻率信號(F4)。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的多模分頻器，其特征在于，第一分頻觸發(fā)器(11)采用兩輸入和兩輸出的兩分頻觸發(fā)器；第二分頻觸發(fā)器(12)采用兩輸入和四輸出的兩分頻觸發(fā)器；相位選擇單元(13)采用四選一相位選擇單元。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的多模分頻器，其特征在于，所述觸發(fā)計(jì)數(shù)器(2)包括由n個(gè)兩分頻觸發(fā)器串聯(lián)連接，用于分別輸出分頻信號(Fm)。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的多模分頻器，其特征在于，所述觸發(fā)計(jì)數(shù)器(2)采用單輸入單輸出兩分頻觸發(fā)器。8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的多模分頻器，其特征在于，所述相位切換控制單元(3)，包括一觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元(31)，對頻率信號(F4)、分頻信號(Fm)和外部輸入控制信號(Mt)的邏輯操作，用于產(chǎn)生相位切換控制狀態(tài)機(jī)(32)的觸發(fā)脈沖信號(TP);一相位切換控制狀態(tài)機(jī)(32)，用于將觸發(fā)脈沖信號(TP)生成相位切換控制信號(Ci)，用于控制相位選擇單元(13)四路相位信號的中的某一位連接到高頻分頻器輸出頻率信號(F4)的相位切換操作。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的多模分頻器，其特征在于，所述相位切換控制單元(3)的分頻比由外部輸入控制信號(Mt)選擇。10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的多模分頻器，其特征在于，所述觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元(31)包括一脈沖準(zhǔn)備單元(311)，用于將高頻分頻器(1)的輸出頻率信號(F4)和觸發(fā)計(jì)數(shù)器(2)的輸出分頻信號(Fm)以及外部輸入控制信號(Mt)生成脈沖信號(PR);一脈沖控制單元(312)，用于將高頻分頻器(1)的輸出頻率信號(F4)和脈沖準(zhǔn)備單元(311)的輸出脈沖信號(PR)，生成觸發(fā)脈沖信號(TP)。全文摘要本發(fā)明公開基于時(shí)鐘借用頻率控制的相位切換多模分頻方法及分頻器；方法將周期T_in射頻信號生成相位選擇延時(shí)時(shí)間ΔT_mux+觸發(fā)計(jì)數(shù)延時(shí)時(shí)間T_div+相位切換控制延時(shí)時(shí)間T_ctr1≤3T_in，設(shè)置相位切換控制單元及相位切換控制單元在高頻分頻器輸出頻率信號上升沿前的低電平時(shí)間段提前開始工作；使相位切換控制信號在高頻分頻器輸出頻率信號的上升沿后產(chǎn)生，完成時(shí)鐘借用頻率控制的相位切換型多模分頻。分頻器包括高頻分頻器、觸發(fā)計(jì)數(shù)器和相位切換控制單元。本發(fā)明在射頻輸入信號頻率增加時(shí)，在多模分頻器輸出信號一個(gè)周期連續(xù)相位切換、分頻速度快、功耗低、工作穩(wěn)定性高。用于無線收發(fā)機(jī)中的頻率綜合器、時(shí)鐘產(chǎn)生和恢復(fù)電路。文檔編號H03L7/16GK101309082SQ20071009928公開日2008年11月19日申請日期2007年5月16日優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日發(fā)明者楊海鋼,泉袁申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所