本發(fā)明涉及一種25％占空比時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生接收機(jī)下混頻器或四相濾波電路的時(shí)鐘信號(hào)。

背景技術(shù)：

N相非交疊時(shí)鐘信號(hào)可用于接收機(jī)下混頻器和N相濾波電路中，起到驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件，構(gòu)造開(kāi)關(guān)函數(shù)的作用。相比采用50％占空比的一般時(shí)鐘信號(hào)，下混頻器使用N相非交疊時(shí)鐘信號(hào)可減小正交支路間的信號(hào)泄漏，從而降低本振信號(hào)高低側(cè)轉(zhuǎn)換增益差和整體噪聲系數(shù)。而N相濾波結(jié)構(gòu)使用N相非交疊時(shí)鐘信號(hào)可避免鏡像信號(hào)的問(wèn)題，使其輸入阻抗具有更為理想的頻率特性，同時(shí)也可減小不同頻率間噪聲的疊加，降低噪聲系數(shù)。

理想情況下，一組N相非交疊時(shí)鐘信號(hào)中的每一相信號(hào)的占空比應(yīng)為1/N。為了產(chǎn)生該N相非交疊時(shí)鐘信號(hào)，一般需要占空比為50％的原始輸入時(shí)鐘信號(hào)。該原始輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率一般為輸出信號(hào)的N/2倍，即，若輸出為占空比為1/N，頻率為f_o的N路信號(hào)，則原始輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率至少為Nf_o/2。因此，N的增加將導(dǎo)致原始輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率上升，從而提高了時(shí)鐘產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)難度和動(dòng)態(tài)功耗。因此，在沒(méi)有其他特殊需求的應(yīng)用場(chǎng)合，往往使用四相非交疊時(shí)鐘，即N＝4的情況。

一組四相非交疊時(shí)鐘信號(hào)中，每一相時(shí)鐘信號(hào)的理論占空比為25％。實(shí)際中，為了防止高電平之間產(chǎn)生交疊導(dǎo)致支路之間相互影響，往往會(huì)調(diào)節(jié)占空比使其稍低于25％以產(chǎn)生一定的間隔時(shí)間。

目前，產(chǎn)生25％占空比的方法基本有以下兩種：

(1)使用環(huán)形結(jié)構(gòu)，利用觸發(fā)器等時(shí)鐘邏輯電路進(jìn)行時(shí)鐘信號(hào)的傳遞，使高電平在環(huán)形結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)間順序出現(xiàn)。利用頻率為2f_o的互補(bǔ)時(shí)鐘信號(hào)，可使高電平在電路節(jié)點(diǎn)維持1/4輸出信號(hào)周期。由于此高電平在環(huán)形結(jié)構(gòu)的電路節(jié)點(diǎn)中傳遞的周期即為輸出信號(hào)周期，因此，在固定的電路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得到的輸出信號(hào)即為占空比為25％的周期時(shí)鐘信號(hào)。

(2)使用二分頻器對(duì)頻率為2f_o的互補(bǔ)時(shí)鐘信號(hào)分別進(jìn)行二分頻，得到頻率為f_o的正交兩路信號(hào)。將該正交兩路信號(hào)分別進(jìn)行反相，獲得另外的兩路反相信號(hào)。將上述四路信號(hào)兩兩之間執(zhí)行“與”操作，從而獲得四路25％占空比時(shí)鐘信號(hào)。

但是，上述兩種時(shí)鐘產(chǎn)生技術(shù)存在一定的弊端。若使用環(huán)形結(jié)構(gòu)，由于模塊與模塊之間首尾相接，因此前級(jí)模塊的輸出波形將對(duì)后級(jí)模塊的工作產(chǎn)生明顯影響。特別是在頻率較高的情況下，模塊的輸出信號(hào)具有較長(zhǎng)的上升、下降時(shí)間，此時(shí)后級(jí)模塊很可能 產(chǎn)生邏輯錯(cuò)誤，進(jìn)而輸出錯(cuò)誤的時(shí)鐘波形。同時(shí)，環(huán)形結(jié)構(gòu)中，由于邏輯信號(hào)不斷進(jìn)行傳遞，因此常常需要在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行初始置位操作，在一定程度上增加了電路的復(fù)雜程度。若采用對(duì)正交信號(hào)相與的方案，則對(duì)四路信號(hào)波形的上升、下降時(shí)間、互補(bǔ)信號(hào)間延時(shí)以及占空比的準(zhǔn)確性提出了較高的要求。實(shí)際中，由于二分頻后的互補(bǔ)信號(hào)往往通過(guò)反相器產(chǎn)生，因此很可能發(fā)生占空比的變化以及互補(bǔ)信號(hào)間產(chǎn)生明顯延時(shí)的問(wèn)題，從而影響最終輸出信號(hào)質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為解決射頻收發(fā)機(jī)所采用的四相不交疊時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定和精確性問(wèn)題，本發(fā)明提出一種25％占空比時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路，具有利用二倍頻50％占空比互補(bǔ)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生四路25％占空比時(shí)鐘信號(hào)的作用，可作為無(wú)源混頻器時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊用于射頻收發(fā)機(jī)中。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種25％占空比時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路，包括一個(gè)二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路和四個(gè)時(shí)鐘處理電路；二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的時(shí)鐘端連接正相參考時(shí)鐘信號(hào)clk，二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的正相輸出端連接其中兩個(gè)時(shí)鐘處理電路的輸入端，二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的反相輸出端連接另外兩個(gè)時(shí)鐘處理電路的輸入端，四個(gè)時(shí)鐘處理電路的輸出端為產(chǎn)生的四相25％占空比時(shí)鐘信號(hào)的輸出端。

具體的，所述二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路包括一個(gè)D觸發(fā)器和一個(gè)反相器，D觸發(fā)器的時(shí)鐘端作為二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的時(shí)鐘端，D觸發(fā)器的反相輸出端Q_N作為二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的正相輸出端，反相器的輸出端作為二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的反相輸出端；D觸發(fā)器的反相輸出端Q_N同時(shí)連接D觸發(fā)器的輸入端D和反相器的輸入端。

具體的，所述時(shí)鐘處理電路包括一個(gè)D觸發(fā)器、一個(gè)P型金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)反相器，D觸發(fā)器的輸入端D作為時(shí)鐘處理電路的輸入端，D觸發(fā)器的時(shí)鐘端作為時(shí)鐘處理電路的時(shí)鐘端，反相器的輸出端作為時(shí)鐘處理電路的輸出端；P型金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接D觸發(fā)器的時(shí)鐘端，P型金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接電源電壓Vdd，P型金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管的漏極同時(shí)連接D觸發(fā)器的反相輸出端Q_N和反相器的輸入端，時(shí)鐘處理電路的時(shí)鐘端連接正相參考時(shí)鐘信號(hào)clk或反相參考時(shí)鐘信號(hào)

對(duì)于時(shí)鐘處理電路的時(shí)鐘端連接正相參考時(shí)鐘信號(hào)clk的情況：若時(shí)鐘處理電路的輸入端連接二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的正相輸出端，則該時(shí)鐘處理電路輸出信號(hào)的相位為0°；若時(shí)鐘處理電路的輸入端連接二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的反相輸出端，則該時(shí)鐘處理電路輸 出信號(hào)的相位為180°；

對(duì)于時(shí)鐘處理電路的時(shí)鐘端連接反相參考時(shí)鐘信號(hào)的情況：若時(shí)鐘處理電路的輸入端連接二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的正相輸出端，則該時(shí)鐘處理電路輸出信號(hào)的相位為90°；若時(shí)鐘處理電路的輸入端連接二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的反相輸出端，則該時(shí)鐘處理電路輸出信號(hào)的相位為270°。

有益效果：本發(fā)明提供的25％占空比時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明產(chǎn)生的25％占空比時(shí)鐘信號(hào)的電平上升時(shí)刻和電平下降時(shí)刻都只由輸入的參考時(shí)鐘決定，在輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘穩(wěn)定的情況下，輸出的25％占空比時(shí)鐘信號(hào)具有較高的準(zhǔn)確性；2、本發(fā)明的四個(gè)輸出支路在邏輯上之間獨(dú)立，不會(huì)產(chǎn)生相互影響，因此穩(wěn)定性較高；3、本發(fā)明對(duì)于模塊產(chǎn)生的延時(shí)較不敏感，因此可利用較低的功耗，工作于較高的頻率下。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提出的25％占空比時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路示意圖；

圖2為本發(fā)明提出電路的工作邏輯示意圖；

圖3為本發(fā)明提出電路在5GHz輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘下的輸出信號(hào)仿真結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示為一種25％占空比時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路，包括二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路和時(shí)鐘處理電路兩部分，其中時(shí)鐘處理電路部分又由四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的支路并聯(lián)構(gòu)成，具體電路連接為：二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的時(shí)鐘端連接正相參考時(shí)鐘信號(hào)clk，二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的正相輸出端連接其中兩個(gè)時(shí)鐘處理電路的輸入端，二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路的反相輸出端連接另外兩個(gè)時(shí)鐘處理電路的輸入端，四個(gè)時(shí)鐘處理電路的輸出端為產(chǎn)生的四相25％占空比時(shí)鐘信號(hào)的輸出端。

若要獲得頻率為f_o的25％占空比輸出時(shí)鐘信號(hào)，則該電路的輸入時(shí)鐘信號(hào)為頻率為2f_o的50％占空比參考時(shí)鐘信號(hào)。D觸發(fā)器的反相輸出Q_N與輸入D連接構(gòu)成了二分頻器，其輸出是頻率為f_o的50％占空比時(shí)鐘信號(hào)。如圖2所示，由于信號(hào)具有一定的上升、下降時(shí)間，二分頻器輸出信號(hào)的跳變沿將滯后于輸入的參考時(shí)鐘信號(hào)的跳變沿。二分頻器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)反相器后，轉(zhuǎn)換為反相時(shí)鐘信號(hào)。該反相信號(hào)與原信號(hào)的電平跳變沿同樣存在一定的時(shí)間差，但在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小此時(shí)間差，使此兩路信號(hào)近似互補(bǔ)。至此，經(jīng)過(guò)二分頻器和反相器構(gòu)成的二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路，可獲得一對(duì)頻率為f_o且近似反相的 50％占空比時(shí)鐘信號(hào)。

時(shí)鐘處理電路由D觸發(fā)器、PMOSFET和反相器構(gòu)成，其輸入信號(hào)是二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路輸出的50％占空比時(shí)鐘信號(hào)。D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)是頻率為2f_o的50％占空比參考時(shí)鐘信號(hào)(正相或反相)。在時(shí)鐘信號(hào)上升沿時(shí)，若D觸發(fā)器輸入信號(hào)為高電平，則Q_N端將變?yōu)榈碗娖剑蝗鬌觸發(fā)器輸入信號(hào)為低電平，則Q_N端將變?yōu)楦唠娖健?/p>

對(duì)于一般的上升沿觸發(fā)D觸發(fā)器，其輸出狀態(tài)將維持一個(gè)時(shí)鐘周期，即在下個(gè)上升沿之前都將保持不變。本發(fā)明中，為了產(chǎn)生1/4周期的高電平，在D觸發(fā)器的反相輸出端并聯(lián)了一個(gè)PMOSFET，其源極連接電源電壓。當(dāng)參考時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)，PMOSFET將導(dǎo)通并把Q_N端的電壓拉高至電源電壓。因此，Q_N端的低電平只能在參考時(shí)鐘為高電平的半個(gè)周期內(nèi)維持。由于參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率為2f_o，因此其半個(gè)周期的時(shí)間恰好對(duì)應(yīng)于最終輸出信號(hào)(頻率為f_o)的1/4周期。從圖2可以看出，在參考時(shí)鐘信號(hào)的2個(gè)周期內(nèi)，有且僅有1個(gè)上升沿時(shí)刻滿(mǎn)足D觸發(fā)器輸入信號(hào)為高電平的情況。因此，每經(jīng)過(guò)參考時(shí)鐘信號(hào)的2個(gè)周期，時(shí)鐘處理電路中D觸發(fā)器的Q_N端將有半個(gè)周期為低電平，其余時(shí)間為高電平。經(jīng)過(guò)反相器后，每一條時(shí)鐘處理電路的最終輸出信號(hào)將是頻率為f_o的25％占空比信號(hào)。

從圖1可見(jiàn)，四個(gè)時(shí)鐘處理電路支路分別利用了頻率為2f_o的50％占空比參考信號(hào)clk與其反相信號(hào)輸入信號(hào)分別為二分頻時(shí)鐘產(chǎn)生電路輸出的頻率為f_o的50％占空比信號(hào)或其反相信號(hào)。因此，輸入信號(hào)和參考時(shí)鐘信號(hào)的組合方式共有四種，最終的輸出信號(hào)為四相25％占空比信號(hào)，且每一相之間具有90°的相位差。

圖3為對(duì)本發(fā)明提出電路進(jìn)行仿真得到的結(jié)果。四條曲線分別是四相輸出信號(hào)的時(shí)域波形。由于輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘的頻率(2f_o)為5GHz，因此最終的輸出信號(hào)是頻率為2.5GHz的25％占空比時(shí)鐘。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。