專利名稱：等占空比時鐘的分頻時鐘切換方法及分頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路中的數(shù)字時鐘，尤其涉及一種等占空比時鐘的分頻時鐘實 現(xiàn)平滑無縫切換的切換方法及具備相應(yīng)功能的分頻器。
背景技術(shù)：
近年來，隨著便攜式消費電子產(chǎn)品的功能全面化，便攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用場景 多種多樣、需要運行的頻率也越來越高。為了省電，便攜式電子產(chǎn)品中針對不同的應(yīng) 用場景設(shè)定了不同的運行頻率；為了提高運行效率，雙通道同步動態(tài)隨機存儲器(DDR SDRAM)等模塊會用到時鐘的上升沿和下降沿；不同的應(yīng)用場景運行的外設(shè)不一樣(不 同外設(shè)運行的最高時鐘頻率不同)，為了不影響外設(shè)的運行則在頻率切換時不能出現(xiàn)高頻 率的脈沖O分頻切換到3分頻時出現(xiàn)1分頻的脈沖等)。因此，如何提供高速的、可實 時平滑無縫切換的、等占空比的驅(qū)動時鐘就成為集成電路設(shè)計中需要考慮的一個重要因ο
參見圖1，可以更直觀的理解平滑切換的概念。
圖1中clk_i是輸入時鐘，divider是分頻系數(shù)，clk_o是平滑切換后的輸出時鐘， clk_ol是沒有平滑切換的時鐘。從圖1中可以看出，從2分頻時鐘(對應(yīng)的分頻系數(shù)為 1)切換到3分頻時鐘(對應(yīng)的分頻系數(shù)為2)時，clk_o沒有出現(xiàn)1分頻時鐘(即輸入時 鐘clk_i)，為平滑切換；而clk_ol在從2分頻時鐘切換到3分頻時鐘時出現(xiàn)了 1分頻的時鐘信號，沒有實現(xiàn)平滑切換。
圖2是一個公知的等占空比時鐘分頻器結(jié)構(gòu)示意圖(1 4分頻可選)，它包 括一個計數(shù)器counterl，此計數(shù)器可輸出2、3、4分頻的等占空比時鐘；三個時鐘選擇 單元CLKSEL11、CLKSEL12禾Π CLKSEL13。 其中CLK_I1是輸入時鐘，即源時鐘； CLK_12、CLK_13禾PCLK_14分另Ij是CLK_I1的2分頻、3分頻、4分頻等占空比時鐘， CLK_01為分頻器輸出的目的時鐘。當(dāng)SELll為高電平時，時鐘選擇單元CLKSEL11 輸出時鐘CLK_14，否則輸出時鐘CLK_13 ；當(dāng)SEL12為高電平時，時鐘選擇單元 CLKSEL12輸出時鐘CLK_12，否則輸出時鐘CLK_I1 ；當(dāng)SEL13為高電平時，時鐘選擇 單元CLKSEL13輸出時鐘CLK_16，否則輸出時鐘CLK_15。
在圖2中，如果分頻后的4個時鐘在切換時，在切換瞬間會產(chǎn)生不必要的毛刺 信號，從而不能實現(xiàn)時鐘之間的無縫切換，但要實現(xiàn)分頻后4個時鐘之間的無縫切換， 每一個時鐘選擇單元必須使用特殊的時鐘切換單元，所以需要在CLKSEL11、CLKSEL12 和CLKSEL13這三個時鐘選擇單元中各包含一套無縫切換電路。
故現(xiàn)有技術(shù)中，時鐘分頻器可實現(xiàn)輸出分頻比可變、實時無縫切換的等占空比 時鐘，但是有兩個非常明顯的缺點
其一要實現(xiàn)無縫切換，當(dāng)產(chǎn)生1 4分頻時鐘時，必須由3套無縫切換電路來 實現(xiàn)，如果是需要產(chǎn)生1 8分頻可調(diào)的分頻時鐘，則需要7套無縫切換電路，同理，分 頻系數(shù)越多，需要的無縫切換電路也越多；
其二不能實現(xiàn)平滑切換，即目的時鐘在高分頻系數(shù)切換時會引入低分頻的時 鐘，如3分頻切換到4分頻時會引入1分頻時鐘的脈沖等。
這兩個缺點不僅增加了設(shè)計的復(fù)雜度、電路的規(guī)模，造成功耗的增加，而且不 能平滑切換可能會造成系統(tǒng)死機等嚴(yán)重后果。對于有同步需求的時鐘而言，上述無縫切 換電路也加大了布局布線的難度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種等占空比時鐘的分頻時鐘切換方法，通過優(yōu)化計數(shù)器的 計數(shù)順序及計數(shù)周期生成相應(yīng)分頻時鐘后，能實現(xiàn)分頻時鐘之間的平滑無縫切換。
本發(fā)明實施例提供的具體技術(shù)方案如下
一種等占空比時鐘的分頻時鐘的切換方法，分頻時鐘由一個二進制計數(shù)器產(chǎn) 生，計數(shù)器的輸入為一個作為源時鐘的等占空比時鐘以及分頻時鐘的分頻系數(shù)；計數(shù)器 根據(jù)源時鐘和分頻系數(shù)對源時鐘的時鐘周期進行計數(shù)，獲得計數(shù)周期；所述方法包括
計數(shù)器根據(jù)輸入的第一分頻系數(shù)對所述源時鐘進行分頻，獲得并輸出第一分頻 時鐘，第一分頻系數(shù)對應(yīng)的計數(shù)周期為第一計數(shù)周期；
計數(shù)器的輸入由第一分頻系數(shù)切換為第二分頻系數(shù)，切換的時刻所在的計數(shù)周 期為當(dāng)前計數(shù)周期；
在計數(shù)器將第一計數(shù)周期切換為第二分頻系數(shù)對應(yīng)的第二計數(shù)周期的第一時 刻，或在第一時刻之前半個源時鐘周期的第二時刻，計數(shù)器由第一分頻系數(shù)對源時鐘進 行分頻切換為根據(jù)輸入的第二分頻系數(shù)對源時鐘進行分頻，并輸出第二分頻時鐘；第一 時刻為所述當(dāng)前計數(shù)周期的下一個計數(shù)周期的第一個時鐘跳變沿時刻。
本發(fā)明實施例還提供一種等占空比時鐘分頻器，能生成各種分頻系數(shù)的分頻時 鐘，并實現(xiàn)分頻時鐘之間的平滑無縫切換后輸出。
本發(fā)明實施例提供的具體技術(shù)方案如下
一種等占空比時鐘分頻器，包括分頻時鐘選擇信號生成單元和計數(shù)器；
分頻時鐘選擇信號生成單元，用于為每一種分頻時鐘生成對應(yīng)的分頻系數(shù)輸入 到所述計數(shù)器，控制計數(shù)器生成對應(yīng)分頻時鐘輸出；
計數(shù)器，用于根據(jù)一個作為源時鐘的等占空比時鐘以及分頻時鐘選擇信號生成 單元輸入的分頻系數(shù)對源時鐘進行分頻，獲得并輸出分頻時鐘；
計數(shù)器根據(jù)輸入的第一分頻系數(shù)對源時鐘進行分頻，獲得并輸出第一分頻時 鐘，第一分頻系數(shù)對應(yīng)的計數(shù)周期為第一計數(shù)周期；
計數(shù)器的輸入由第一分頻系數(shù)切換為第二分頻系數(shù)，切換的時刻所在的計數(shù)周 期為當(dāng)前計數(shù)周期；
在計數(shù)器將第一計數(shù)周期切換為第二分頻系數(shù)對應(yīng)的第二計數(shù)周期的第一時 刻，或在第一時刻之前半個源時鐘周期的第二時刻，所述計數(shù)器由第一分頻系數(shù)對所述 源時鐘進行分頻切換為根據(jù)輸入的第二分頻系數(shù)對所述源時鐘進行分頻，并輸出第二分 頻時鐘；所述第一時刻為所述當(dāng)前計數(shù)周期的下一個計數(shù)周期的第一個時鐘跳變沿時 刻。
本發(fā)明有益效果如下
本發(fā)明通過優(yōu)化計數(shù)器的計數(shù)順序，達到了分頻系數(shù)實時可調(diào)且輸出平滑無縫 切換的分頻時鐘。同常用的等占空比時鐘分頻器相比，本發(fā)明主要優(yōu)點如下
本發(fā)明在實現(xiàn)常用的等占空比時鐘分頻器所有功能外，通過優(yōu)化計數(shù)器的計數(shù) 順序生成相應(yīng)分頻時鐘后，能實現(xiàn)分頻時鐘之間的平滑切換，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能在 不同分頻時鐘之間平滑切換的問題。
采用本發(fā)明，省去了現(xiàn)有技術(shù)中需要的無縫切換電路，使得時鐘分頻器相應(yīng)的 實現(xiàn)電路簡單有效，面積小而且省電。在轉(zhuǎn)換成寄存器傳輸級網(wǎng)表時對綜合工具的約束 很少，只需對輸入源時鐘加約束即可；而現(xiàn)有技術(shù)中常用的分頻器還需要額外對分頻后 的時鐘加約束(無縫切換電路中的寄存器的驅(qū)動時鐘需要約束)。
本發(fā)明時鐘分頻器相應(yīng)的實現(xiàn)電路在非1分頻時都使用同一個端口輸出時鐘信 號，在輸出時鐘和輸入源時鐘之間有同步要求的電路中可大大減少布局布線工具在做時 鐘樹時的工作量。


圖1為分頻時鐘之間平滑切換及非平滑切換時對應(yīng)的輸出時鐘示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)等占空比時鐘分頻器模塊結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實施例提供的生成5分頻時鐘的示意圖4為本發(fā)明實施例提供的從3分頻時鐘切換到4分頻時鐘時輸出的相關(guān)時鐘示 意圖5為本發(fā)明實施例提供的等占空比時鐘分頻器結(jié)構(gòu)示意圖之一；
圖6為本發(fā)明實施例提供的等占空比時鐘分頻器結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
圖7為本發(fā)明實施例提供的等占空比時鐘分頻器結(jié)構(gòu)示意圖之三。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖，用具體實施例對本發(fā)明提供的等占空比時鐘的分頻時鐘生成方 法、切換方法及相應(yīng)的等占空比時鐘分頻器結(jié)構(gòu)進行詳細(xì)闡述。
本發(fā)明實施例提供的等占空比時鐘的分頻時鐘生成方法為
分頻時鐘由一個二進制計數(shù)器產(chǎn)生，所述計數(shù)器的輸入為一個作為源時鐘的等 占空比時鐘以及所述分頻時鐘的分頻系數(shù)；
根據(jù)計數(shù)器的計數(shù)值的第i位的變化，對應(yīng)生成等占空比時鐘的分頻時鐘；第i 位為預(yù)先設(shè)定的所述計數(shù)器的計數(shù)值中的任意一位。
當(dāng)生成奇數(shù)分頻時鐘時，所述第i位的變化為
A)計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持X個高電平，再連續(xù)保持所述X+1 個低電平的規(guī)律變化；
B)或者，計數(shù)器的第i位按照先連續(xù)保持X+1個低電平，再連續(xù)X個高電平的 規(guī)律變化；
C)或者，計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持X個低電平，再連續(xù)保持X+1 個高電平的規(guī)律變化；
D)或者，計數(shù)器的第i位按照先連續(xù)保持X+1個高電平，再連續(xù)X個低電平的規(guī)律變化；
X等于奇數(shù)分頻對應(yīng)的分頻系數(shù)除以2 ；
當(dāng)?shù)趇位的變化為A)或B)時，奇數(shù)分頻時鐘由與根據(jù)計數(shù)器的第i位的電平 生成的第一時鐘，以及由第一時鐘延遲所述源時鐘的半個周期后的第二時鐘進行“或運 算”生成；
當(dāng)所述第i位的變化為C)或D)時，奇數(shù)分頻時鐘由與根據(jù)計數(shù)器的第i位的電 平生成的第一時鐘，以及由第一時鐘延遲所述源時鐘的半個周期后的第二時鐘進行“與 運算”生成；
當(dāng)生成偶數(shù)分頻時鐘時，計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持Y個高電平再 連續(xù)保持Y個低電平的規(guī)律變化；或者計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持Y個低 電平，再連續(xù)保持Y個高電平的規(guī)律變化；所述Y等于偶數(shù)分頻對應(yīng)的分頻系數(shù)加1后 除以2 ；偶數(shù)分頻時鐘為根據(jù)所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位的電平生成的第一時鐘。
現(xiàn)有技術(shù)中，有時將輸入的源時鐘作為1分頻時鐘；為方便描述，本申請中， 生成的分頻時鐘是指2分頻及其以上的分頻時鐘，且第N分頻的分頻系數(shù)為N-1，N》。
其中，第i位為預(yù)先設(shè)定的計數(shù)器的計數(shù)值中的任意一位。
假設(shè)第i位為計數(shù)器的計數(shù)值的最低位，舉例說明如下
當(dāng)生成2分頻時鐘時，其對應(yīng)的分頻系數(shù)為1，計數(shù)器的計數(shù)順序可以是00 — 11 — 00 ；
當(dāng)生成3分頻時鐘時， 00 — 01 — 11 — 00 ；
當(dāng)生成4分頻時鐘時， 00 — 10 — 01 — 11 — 00 ；
當(dāng)生成5分頻時鐘時，其對應(yīng)的分頻系數(shù)為2， 其對應(yīng)的分頻系數(shù)為3， 其對應(yīng)的分頻系數(shù)為4，計數(shù)器的計數(shù)順序可以是 計數(shù)器的計數(shù)順序可以是 計數(shù)器的計數(shù)順序可以是000 — 010 — 001 — 011 — 101 — 000 ；
......
依照上述變化規(guī)律，對任意分頻時鐘，都可以確定出相應(yīng)的計數(shù)器的計數(shù)順 序，且該順序不是唯一的，只要滿足上述規(guī)律即可。
當(dāng)二進制計數(shù)器采用上述計數(shù)規(guī)律后，對于偶數(shù)分頻時鐘，根據(jù)第i位的變化對 應(yīng)生成的第一時鐘即為對應(yīng)的分頻時鐘。沿用上例，對于2分頻時鐘，其對應(yīng)的計數(shù)器 的計數(shù)順序為00 — 11 — 00，最低位的變化順序為0—1 —0;設(shè)定“0”為高電平“1”為低電平，或者設(shè)定“1”為高電平“0”為低電平，即得到對應(yīng)的2分頻時鐘； 同理，對于4分頻時鐘，其對應(yīng)的計數(shù)器的計數(shù)順序為00 — 10 — 01 — 11 — 00，最 低位的變化順序為0 — 0 —1 — 1 —0;設(shè)定“0”為高電平“1”為低電平，或者設(shè)定 “1”為高電平“0”為低電平，即得到對應(yīng)的4分頻時鐘。
對于奇數(shù)分頻時鐘，則需要由根據(jù)第i位的變化對應(yīng)生成的第一時鐘以及由該第 一時鐘延遲源時鐘的半個周期后對應(yīng)的第二時鐘組合生成。
參見圖3，為根據(jù)本發(fā)明上述方法生成的5分頻時鐘示意圖，圖3中
CLK_I2 為輸入的源時鐘；
SEL21[2:0]為三位寬的分頻時鐘選擇信號，用于選擇對應(yīng)的分頻時鐘輸出(每一種分頻時鐘對應(yīng)唯一的分頻時鐘選擇信號)；圖3中，表示分頻時鐘選擇信號采用表示 選擇5分頻時鐘輸出(分頻系數(shù)為4)的對應(yīng)信號；
counter2[2:0]為三位寬的計數(shù)器，當(dāng)輸出5分頻時鐘時，其對應(yīng)的計數(shù)值的計 數(shù)順序為000 — 010 — 001 — 011 — 101 — 000 ；
COunter2為根據(jù)上述計數(shù)器的計數(shù)值的最低位的變化，生成的對應(yīng)第一 時鐘，其中“0”設(shè)置為高電平，“1”設(shè)置為低電平；
DIV_DLY 為根據(jù)生成的第一時鐘延遲源時鐘的半個周期后對應(yīng)的第二時鐘；
CLK_02 為根據(jù)第一時鐘和第二時鐘進行“或運算”處理后得到的5分頻時鐘。
采用本發(fā)明上述分頻時鐘生成方法生成的對應(yīng)分頻時鐘之間進行切換時，通過 簡單的控制即可實現(xiàn)平滑無縫切換。不失一般性，假設(shè)當(dāng)前計數(shù)器輸出第一分頻時鐘， 當(dāng)需要切換到第二分頻時鐘時，具體方法為
分頻時鐘由一個二進制計數(shù)器產(chǎn)生，計數(shù)器的輸入為一個作為源時鐘的等占空 比時鐘以及所述分頻時鐘的分頻系數(shù)；計數(shù)器根據(jù)所述源時鐘和分頻系數(shù)對源時鐘的時 鐘周期進行計數(shù)，獲得計數(shù)周期；
計數(shù)器根據(jù)輸入的第一分頻系數(shù)對所述源時鐘進行分頻，獲得并輸出第一分頻 時鐘，第一分頻系數(shù)對應(yīng)的計數(shù)周期為第一計數(shù)周期；
計數(shù)器的輸入由第一分頻系數(shù)切換為第二分頻系數(shù)，切換的時刻所在的計數(shù)周 期為當(dāng)前計數(shù)周期；
在計數(shù)器將第一計數(shù)周期切換為第二分頻系數(shù)對應(yīng)的第二計數(shù)周期的第一時 刻，或在第一時刻之前半個源時鐘周期的第二時刻，計數(shù)器由第一分頻系數(shù)對源時鐘進 行分頻切換為根據(jù)輸入的第二分頻系數(shù)對源時鐘進行分頻，并輸出第二分頻時鐘；
第一時刻為所述當(dāng)前計數(shù)周期的下一個計數(shù)周期的第一個時鐘跳變沿時刻。
圖4為采用本發(fā)明上述切換方法，從3分頻時鐘切換到4分頻時鐘時相關(guān)輸出時 鐘示意圖。圖4中
CLK_I2 為輸入的源時鐘；
SEL21[1:0]為二位寬的分頻系數(shù)，圖4中分頻系數(shù)(分頻系數(shù)為2)為表示選 擇3分頻時鐘輸出，以及表示選擇4分頻時鐘輸出的分頻系數(shù)(分頻系數(shù)為3)；分頻系 數(shù)在A點對應(yīng)時刻進行了改變，表示由3分頻時鐘切換到4分頻時鐘輸出；
counter2[l:0]為二位寬的計數(shù)器，當(dāng)輸出3分頻時鐘時，其對應(yīng)的計數(shù)值的計 數(shù)順序為00 — 01 — 11 — 00，其計數(shù)周期為00 —01 —11 ；當(dāng)輸出4分頻時鐘時，其對 應(yīng)的計數(shù)值的計數(shù)順序為00— 10 — 01 — 11 — 00，其計數(shù)周期為00—10 —01 —11 ；
counter2為根據(jù)上述計數(shù)器的計數(shù)值的最低位的變化，生成的對應(yīng)第一 時鐘，其中“0”設(shè)置為高電平，“1”設(shè)置為低電平；
DIV3_DLY 為根據(jù)第一時鐘延遲源時鐘的半個周期后對應(yīng)的第二時鐘，且當(dāng) 分頻時鐘選擇信號不再選擇分頻系數(shù)為2的分頻時鐘后輸出恒為0 ；
CLK_02 為切換前與切換后輸出的分頻時鐘；其中切換前輸出的是3分頻 時鐘，切換后輸出的是4分頻時鐘。
根據(jù)本發(fā)明上述切換方法，在分頻系數(shù)變換對應(yīng)時刻(A點時刻)后，在輸出的3分頻時鐘中，確定出變換對應(yīng)時刻后第一個時鐘跳變沿對應(yīng)的第一時刻，即圖4中B點 時刻，或確定出在該第一時刻之前的半個源時鐘周期對應(yīng)的第二時刻，即圖4中C點時 刻；在第一時刻或第二時刻輸出4分頻時鐘。圖4中以在B點時刻從3分頻時鐘切換到 輸出4分頻時鐘為例，描述了整個過程。
采用本發(fā)明上述切換方法，當(dāng)進行分頻時鐘之間的切換時，相應(yīng)的分頻系數(shù)發(fā) 生改變后，并不立即切換分頻時鐘，而是一直等待到當(dāng)前(切換前)的輸出時鐘在之后出 現(xiàn)的第一個時鐘跳變沿的對應(yīng)第一時刻(或第一時刻之前的半個源時鐘周期對應(yīng)的第二 時刻)，計數(shù)器才按照切換后的分頻時鐘對應(yīng)的計數(shù)周期進行計數(shù)并按照上述分頻時鐘生 成方法，生成并輸出切換后的相應(yīng)分頻時鐘，從而避免了在切換過程中出現(xiàn)高頻率的脈 沖，在實現(xiàn)無縫切換的同時滿足了平滑切換的要求。
實際應(yīng)用中，可以由二進制計數(shù)器的一個時鐘輸出端口每次輸出一種分頻時鐘。
上述切換方法實現(xiàn)了 2分頻及以上分頻時鐘之間的平滑無縫切換。當(dāng)需要實現(xiàn) 源時鐘與任意分頻時鐘之間的無縫切換時，只需要將計數(shù)器生成的分頻時鐘和源時鐘分 別輸入到一選擇單元；由該選擇單元根據(jù)第一輸出選擇信號，選擇分頻時鐘輸出，根據(jù) 第二輸出選擇信號，選擇源時鐘輸出。
由當(dāng)前輸出分頻時鐘切換到輸出源時鐘時，具體包括
將第一輸出選擇信號變換為第二輸出選擇信號；
在第一輸出選擇信號變換為第二輸出選擇信號的變換對應(yīng)時刻后，在輸出的分 頻時鐘中確定出第一個時鐘跳變沿對應(yīng)的第三時刻；在確定出的第三時刻使第二輸出選 擇信號有效，并在第二輸出信號有效后，輸出源時鐘。
由當(dāng)前輸出源時鐘切換到輸出分頻時鐘時，具體包括
將第二輸出選擇信號變換為第一輸出選擇信號；
在第二輸出選擇信號變換為第一輸出選擇信號的變換對應(yīng)時刻后，在輸出的源 時鐘中確定出第一個時鐘跳變沿對應(yīng)的第四時刻；在第四時刻使第一輸出選擇信號有 效，并在第一輸出信號有效后，輸出分頻時鐘。
實際應(yīng)用中，一種可能的實現(xiàn)方法為默認(rèn)計數(shù)器一直將源時鐘輸入到選擇單 元中，通過控制第一輸出選擇信號和第二輸出選擇信號來選擇是輸出分頻時鐘，還是輸 出源時鐘，實現(xiàn)在任意分頻時鐘和源時鐘之間進行無縫切換。
實際應(yīng)用中，也可以由分頻時鐘選擇信號生成單元生成一特定時鐘選擇信號發(fā) 送給計數(shù)器，計數(shù)器接收到該特定時鐘選擇信號后，才將源時鐘輸入到選擇單元。在這 種情況下，發(fā)送特定時鐘選擇信號后，進一步控制發(fā)送第二輸出選擇信號給選擇單元； 選擇單元使第二輸出選擇信號有效，并輸出源時鐘。
根據(jù)本發(fā)明上述實施例提供的分頻時鐘切換方法，本發(fā)明提供一種相應(yīng)的等占 空比時鐘分頻器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，包括分頻時鐘選擇信號生成單元51和計 數(shù)器52；
分頻時鐘選擇信號生成單元51，用于為每一種分頻時鐘生成對應(yīng)的分頻系數(shù)輸 入到所述計數(shù)器52，控制計數(shù)器52生成對應(yīng)分頻時鐘輸出；
計數(shù)器52，用于根據(jù)一個作為源時鐘的等占空比時鐘以及分頻時鐘選擇信號生11成單元51輸入的分頻系數(shù)對源時鐘進行分頻，獲得并輸出分頻時鐘；
計數(shù)器52根據(jù)輸入的第一分頻系數(shù)對源時鐘進行分頻，獲得并輸出第一分頻時 鐘，第一分頻系數(shù)對應(yīng)的計數(shù)周期為第一計數(shù)周期；
計數(shù)器52的輸入由第一分頻系數(shù)切換為第二分頻系數(shù)，切換的時刻所在的計數(shù) 周期為當(dāng)前計數(shù)周期；
在計數(shù)器52將第一計數(shù)周期切換為第二分頻系數(shù)對應(yīng)的第二計數(shù)周期的第一時 刻，或在第一時刻之前半個源時鐘周期的第二時刻，計數(shù)器52由第一分頻系數(shù)對所述 源時鐘進行分頻切換為根據(jù)輸入的第二分頻系數(shù)對源時鐘進行分頻，并輸出第二分頻時 鐘；所述第一時刻為所述當(dāng)前計數(shù)周期的下一個計數(shù)周期的第一個時鐘跳變沿時刻。
一實施例中，計數(shù)器52具有唯一的時鐘輸出端口，每次輸出一種生成的分頻時 鐘。
根據(jù)計數(shù)器52的計數(shù)值的第i位的變化，對應(yīng)生成等占空比時鐘的分頻時鐘輸 出；所述第i位為預(yù)先設(shè)定的計數(shù)器52的計數(shù)值中的任意一位。
當(dāng)生成奇數(shù)分頻時鐘時，計數(shù)器52的計數(shù)值的第i位的變化為
A)計數(shù)器52的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持X個高電平，再連續(xù)保持所述 X+1個低電平的規(guī)律變化；
B)或者，計數(shù)器52的第i位按照先連續(xù)保持X+1個低電平，再連續(xù)X個高電平 的規(guī)律變化；
C)或者，計數(shù)器52的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持X個低電平，再連續(xù)保持 X+1個高電平的規(guī)律變化；
D)或者，計數(shù)器的第i位按照先連續(xù)保持X+1個高電平，再連續(xù)X個低電平的 規(guī)律變化；
X等于奇數(shù)分頻對應(yīng)的分頻系數(shù)除以2 ；
當(dāng)?shù)趇位的變化為A)或B)時，奇數(shù)分頻時鐘由與根據(jù)計數(shù)器52的第i位的電 平生成的第一時鐘，以及由第一時鐘延遲所述源時鐘的半個周期后的第二時鐘進行“或 運算”生成；
當(dāng)?shù)趇位的變化為C)或D)時，奇數(shù)分頻時鐘由與根據(jù)計數(shù)器52的第i位的電 平生成的第一時鐘，以及由第一時鐘延遲所述源時鐘的半個周期后的第二時鐘進行“與 運算”生成；
當(dāng)生成偶數(shù)分頻時鐘時，計數(shù)器52的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持Y個高電 平再連續(xù)保持Y個低電平的規(guī)律變化；或者計數(shù)器52的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持 Y個低電平，再連續(xù)保持Y個高電平的規(guī)律變化；
Y等于偶數(shù)分頻對應(yīng)的分頻系數(shù)加1后除以2 ；
偶數(shù)分頻時鐘為根據(jù)所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位的電平生成的第一時鐘。
圖5所示等占空比時鐘分頻器，可以生成2分頻及以上的各種分頻時鐘，并實 現(xiàn)生成的各分頻時鐘之間的平滑無縫切換。當(dāng)需要實現(xiàn)源時鐘與任意分頻時鐘之間的無 縫切換時，還需要將計數(shù)器生成的分頻時鐘和源時鐘分別輸入到一選擇單元中。參見圖 6，為本發(fā)明提供的另一種等占空比時鐘分頻器，能實現(xiàn)輸入的源時鐘和生成的各種分頻 時鐘中任意分頻時鐘之間的平滑無縫切換。其在圖5所示分頻器的基礎(chǔ)上，還包括選擇單元53和輸出選擇信號生成單元M ；
計數(shù)器52，將生成的分頻時鐘輸入到選擇單元53 ；
輸出選擇信號生成單元M，用于生成第一輸出選擇信號和第二輸出選擇信號， 發(fā)送給選擇單元53;選擇單元53接收到第一輸出選擇信號時，選擇分頻時鐘輸出；接收 到第二輸出選擇信號時，選擇源時鐘輸出。
由當(dāng)前輸出分頻時鐘切換到輸出源時鐘時，輸出選擇信號生成單元M將第一輸 出選擇信號變換為第二輸出選擇信號，發(fā)送給選擇單元53 ；
選擇單元53在第一輸出選擇信號變換為第二輸出選擇信號的變換對應(yīng)時刻后， 在輸出的分頻時鐘中確定出第一個時鐘跳變沿對應(yīng)的第三時刻；在第三時刻使第二輸出 選擇信號有效，并在第二輸出信號有效后，輸出源時鐘。
由當(dāng)前輸出源時鐘切換到輸出分頻時鐘時，輸出選擇信號生成單元M將第二輸 出選擇信號變換為第一輸出選擇信號，發(fā)送給選擇單元53 ；
選擇單元53在第二輸出選擇信號變換為第一輸出選擇信號的變換對應(yīng)時刻后， 在輸出的源時鐘中確定出第一個時鐘跳變沿對應(yīng)的第四時刻；在第四時刻使第一輸出選 擇信號有效，并在第一輸出信號有效后，輸出分頻時鐘。
—實施例中，分頻時鐘選擇信號生成單元51還用于生成一特定時鐘選擇信號發(fā) 送給計數(shù)器52;計數(shù)器接52收到該特定時鐘選擇信號后，才將源時鐘輸入到選擇單元 54；
當(dāng)分頻時鐘選擇信號生成單元51發(fā)送特定時鐘選擇信號后，控制輸出選擇信號 生成單元M發(fā)送第二輸出選擇信號給選擇單元53 ；選擇單元53使第二輸出選擇信號有 效，輸出源時鐘。
實際應(yīng)用中，分頻時鐘選擇信號生成單元51和輸出選擇信號生成單元M可以分 別獨立設(shè)置，或集成到一個選擇信號生成單元55中，如圖7所示。
本發(fā)明實施例提供的等占空比時鐘分頻器，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的等占空比時鐘 分頻器，不需要特殊的時鐘切換電路，并實現(xiàn)了無縫平滑切換功能。相對于現(xiàn)有技術(shù)中 的生成2-4分頻的相應(yīng)分頻器，節(jié)約了 3個特殊時鐘切換電路，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的生成 2-8分頻的相應(yīng)分頻器可節(jié)約7個特殊時鐘切換電路，以此類推，分頻系數(shù)越多，節(jié)省的 特殊時鐘切換電路也越多。因此，采用本發(fā)明的時鐘分頻器，相應(yīng)的實現(xiàn)電路更簡單有 效，面積小而且省電。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的 精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的 范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種等占空比時鐘的分頻時鐘的切換方法，其特征在于，所述分頻時鐘由一個二 進制計數(shù)器產(chǎn)生，所述計數(shù)器的輸入為一個作為源時鐘的等占空比時鐘以及所述分頻時 鐘的分頻系數(shù)；所述方法包括所述計數(shù)器根據(jù)輸入的第一分頻系數(shù)對所述源時鐘進行分頻，獲得并輸出第一分頻 時鐘，所述第一分頻系數(shù)對應(yīng)的計數(shù)周期為第一計數(shù)周期；所述計數(shù)器的輸入由第一分頻系數(shù)切換為第二分頻系數(shù)，所述切換的時刻所在的計 數(shù)周期為當(dāng)前計數(shù)周期；在所述計數(shù)器將第一計數(shù)周期切換為第二分頻系數(shù)對應(yīng)的第二計數(shù)周期的第一時 亥IJ，或在所述第一時刻之前半個源時鐘周期的第二時刻，所述計數(shù)器由第一分頻系數(shù)對 所述源時鐘進行分頻切換為根據(jù)輸入的第二分頻系數(shù)對所述源時鐘進行分頻，并輸出第 二分頻時鐘；所述第一時刻為所述當(dāng)前計數(shù)周期的下一個計數(shù)周期的第一個時鐘跳變沿 時刻。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分頻時鐘由一個二進制計數(shù)器產(chǎn)生包括根據(jù)所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位的變化，對應(yīng)生成所述等占空比時鐘的分頻時鐘； 所述第i位為預(yù)先設(shè)定的所述計數(shù)器的計數(shù)值中的任意一位。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位的變 化，對應(yīng)生成所述等占空比時鐘的分頻時鐘，包括當(dāng)生成奇數(shù)分頻時鐘時，所述第i位的變化為A)所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持X個高電平，再連續(xù)保持所述X+1 個低電平的規(guī)律變化；B)或者，所述計數(shù)器的第i位按照先連續(xù)保持X+1個低電平，再連續(xù)X個高電平的 規(guī)律變化；C)或者，所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持X個低電平，再連續(xù)保持X+1 個高電平的規(guī)律變化；D)或者，所述計數(shù)器的第i位按照先連續(xù)保持X+1個高電平，再連續(xù)X個低電平的 規(guī)律變化；所述X等于奇數(shù)分頻對應(yīng)的分頻系數(shù)除以2 ；當(dāng)所述第i位的變化為A)或B)時，所述奇數(shù)分頻時鐘由與根據(jù)所述計數(shù)器的第i位 的電平生成的第一時鐘，以及由所述第一時鐘延遲所述源時鐘的半個周期后的第二時鐘 進行“或運算”生成；當(dāng)所述第i位的變化為C)或D)時，所述奇數(shù)分頻時鐘由與根據(jù)所述計數(shù)器的第i位 的電平生成的第一時鐘，以及由所述第一時鐘延遲所述源時鐘的半個周期后的第二時鐘 進行“與運算”生成；當(dāng)生成偶數(shù)分頻時鐘時，所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持Y個高電平再 連續(xù)保持Y個低電平的規(guī)律變化；或者所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持Y 個低電平，再連續(xù)保持Y個高電平的規(guī)律變化；所述Y等于偶數(shù)分頻對應(yīng)的分頻系數(shù)加 1后除以2 ；所述偶數(shù)分頻時鐘為根據(jù)所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位的電平生成的第一時 鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所述分頻時鐘和所述源時鐘分別輸入到選擇單元；所述選擇單元根據(jù)第一輸出選 擇信號，選擇所述分頻時鐘輸出，根據(jù)第二輸出選擇信號，選擇所述源時鐘輸出； 由當(dāng)前輸出分頻時鐘切換到輸出所述源時鐘時，包括 將所述第一輸出選擇信號變?yōu)樗龅诙敵鲞x擇信號；在所述第一輸出選擇信號變?yōu)樗龅诙敵鲞x擇信號的對應(yīng)時刻后，在輸出的當(dāng)前 計數(shù)周期的第一個時鐘跳變沿對應(yīng)的第三時刻；在所述第三時刻使所述第二輸出選擇信 號有效，并在所述第二輸出信號有效后，所述選擇單元輸出所述源時鐘； 由當(dāng)前輸出源時鐘切換到輸出分頻時鐘時，包括 將所述第二輸出選擇信號變?yōu)樗龅谝惠敵鲞x擇信號；在所述第二輸出選擇信號變?yōu)樗龅谝惠敵鲞x擇信號的變換對應(yīng)時刻后，在輸出的 所述源時鐘中確定出第一個時鐘跳變沿對應(yīng)的第四時刻；在所述第四時刻使所述第一輸 出選擇信號有效，并在所述第一輸出信號有效后，所述選擇單元輸出分頻時鐘。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，設(shè)置一特定時鐘選擇信號，控制所述計數(shù) 器將所述源時鐘輸入到所述選擇單元；并使所述第二輸出選擇信號有效，輸出所述源時 鐘。
6.—種等占空比時鐘分頻器，其特征在于，包括分頻時鐘選擇信號生成單元和計 數(shù)器；所述分頻時鐘選擇信號生成單元，用于為每一種分頻時鐘生成對應(yīng)的分頻系數(shù)輸入 到所述計數(shù)器，控制所述計數(shù)器生成對應(yīng)分頻時鐘輸出；所述計數(shù)器，用于根據(jù)一個作為源時鐘的等占空比時鐘以及所述分頻時鐘選擇信號 生成單元輸入的分頻系數(shù)對所述源時鐘進行分頻，獲得并輸出分頻時鐘；所述計數(shù)器根據(jù)輸入的第一分頻系數(shù)對所述源時鐘進行分頻，獲得并輸出第一分頻 時鐘，所述第一分頻系數(shù)對應(yīng)的計數(shù)周期為第一計數(shù)周期；所述計數(shù)器的輸入由第一分頻系數(shù)切換為第二分頻系數(shù)，所述切換的時刻所在的計 數(shù)周期為當(dāng)前計數(shù)周期；在所述計數(shù)器將第一計數(shù)周期切換為第二分頻系數(shù)對應(yīng)的第二計數(shù)周期的第一時 亥IJ，或在所述第一時刻之前半個源時鐘周期的第二時刻，所述計數(shù)器由第一分頻系數(shù)對 所述源時鐘進行分頻切換為根據(jù)輸入的第二分頻系數(shù)對所述源時鐘進行分頻，并輸出第 二分頻時鐘；所述第一時刻為所述當(dāng)前計數(shù)周期的下一個計數(shù)周期的第一個時鐘跳變沿 時刻。
7.如權(quán)利要求6所述的分頻器，其特征在于，所述生成分頻時鐘后輸出包括根據(jù)所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位的變化，對應(yīng)生成所述等占空比時鐘的分頻時鐘輸 出；所述第i位為預(yù)先設(shè)定的所述計數(shù)器的計數(shù)值中的任意一位。
8.如權(quán)利要求7所述的分頻器，其特征在于，根據(jù)所述計數(shù)器的第i位的變化，對應(yīng) 生成所述等占空比時鐘的分頻時鐘，包括當(dāng)生成奇數(shù)分頻時鐘時，所述第i位的變化為A)所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持X個高電平，再連續(xù)保持所述X+1 個低電平的規(guī)律變化；B)或者，所述計數(shù)器的第i位按照先連續(xù)保持Χ+l個低電平，再連續(xù)X個高電平的 規(guī)律變化；C)或者，所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持X個低電平，再連續(xù)保持X+1 個高電平的規(guī)律變化；D)或者，所述計數(shù)器的第i位按照先連續(xù)保持Χ+l個高電平，再連續(xù)X個低電平的 規(guī)律變化；所述X等于奇數(shù)分頻對應(yīng)的分頻系數(shù)除以2 ；當(dāng)所述第i位的變化為A)或B)時，所述奇數(shù)分頻時鐘由與根據(jù)所述計數(shù)器的第i位 的電平生成的第一時鐘，以及由所述第一時鐘延遲所述源時鐘的半個周期后的第二時鐘 進行“或運算”生成；當(dāng)所述第i位的變化為C)或D)時，所述奇數(shù)分頻時鐘由與根據(jù)所述計數(shù)器的第i位 的電平生成的第一時鐘，以及由所述第一時鐘延遲所述源時鐘的半個周期后的第二時鐘 進行“與運算”生成；當(dāng)生成偶數(shù)分頻時鐘時，所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持Y個高電平再 連續(xù)保持Y個低電平的規(guī)律變化；或者所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位按照先連續(xù)保持Y 個低電平，再連續(xù)保持Y個高電平的規(guī)律變化；所述Y等于偶數(shù)分頻對應(yīng)的分頻系數(shù)加 1后除以2 ；所述偶數(shù)分頻時鐘為根據(jù)所述計數(shù)器的計數(shù)值的第i位的電平生成的第一時 鐘。
9.如權(quán)利要求6所述的分頻器，其特征在于，還包括選擇單元和輸出選擇信號生成單元；所述計數(shù)器將所述分頻時鐘和接收的源時鐘分別輸入到所述選擇單元； 所述輸出選擇信號生成單元，用于生成第一輸出選擇信號和第二輸出選擇信號，發(fā) 送給所述選擇單元；所述選擇單元接收到所述第一輸出選擇信號時，選擇所述分頻時鐘 輸出；接收到所述第二輸出選擇信號時，選擇所述源時鐘輸出；由當(dāng)前輸出分頻時鐘切換到輸出所述源時鐘時，所述輸出選擇信號生成單元將所述 第一輸出選擇信號變?yōu)樗龅诙敵鲞x擇信號，發(fā)送給所述選擇單元；所述選擇單元在所述第一輸出選擇信號變?yōu)樗龅诙敵鲞x擇信號的對應(yīng)時刻后， 在輸出的所述分頻時鐘中確定出第一個時鐘跳變沿對應(yīng)的第三時刻；在所述第三時刻使 所述第二輸出選擇信號有效，并在所述第二輸出信號有效后，輸出所述源時鐘；由當(dāng)前輸出源時鐘切換到輸出分頻時鐘時，所述輸出選擇信號生成單元將所述第二 輸出選擇信號變?yōu)樗龅谝惠敵鲞x擇信號，發(fā)送給所述選擇單元；所述選擇單元在所述第二輸出選擇信號變?yōu)樗龅谝惠敵鲞x擇信號的對應(yīng)時刻后， 在輸出的所述源時鐘中確定出第一個時鐘跳變沿對應(yīng)的第四時刻；在所述第四時刻使所 述第一輸出選擇信號有效，并在所述第一輸出信號有效后，輸出分頻時鐘。
10.如權(quán)利要求9所述的分頻器，其特征在于，所述時鐘選擇信號生成單元還用于生 成一特定時鐘選擇信號發(fā)送給所述計數(shù)器；所述計數(shù)器接收到所述特定時鐘選擇信號后，將所述源時鐘輸入到所述選擇單元； 當(dāng)所述時鐘選擇信號生成單元發(fā)送所述特定時鐘選擇信號后，控制所述輸出選擇信 號生成單元發(fā)送所述第二輸出選擇信號給所述選擇單元；所述選擇單元使所述第二輸出選擇信號有效，并輸出所 述源時鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等占空比時鐘的分頻時鐘切換方法及等占空比時鐘分頻器。計數(shù)器根據(jù)輸入的第一分頻系數(shù)對所述源時鐘進行分頻，獲得并輸出第一分頻時鐘，第一分頻系數(shù)對應(yīng)的計數(shù)周期為第一計數(shù)周期；計數(shù)器的輸入由第一分頻系數(shù)切換為第二分頻系數(shù)，切換的時刻所在的計數(shù)周期為當(dāng)前計數(shù)周期；在計數(shù)器將第一計數(shù)周期切換為第二分頻系數(shù)對應(yīng)的第二計數(shù)周期的第一時刻，或在第一時刻之前半個源時鐘周期的第二時刻，計數(shù)器由第一分頻系數(shù)對源時鐘進行分頻切換為根據(jù)輸入的第二分頻系數(shù)對源時鐘進行分頻，并輸出第二分頻時鐘。本發(fā)明能實現(xiàn)各分頻時鐘之間的平滑無縫切換。
文檔編號H03K23/00GK102025366SQ200910169489
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者易滿星 申請人:炬力集成電路設(shè)計有限公司