專利名稱：多分割分頻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分頻器，尤其涉及能使用若干除數(shù)進行分頻的分頻器。
在許多情況下，多分割分頻器都是很有用的。這樣的一種用法是用在受Δ∑控制的N分頻鎖相環(huán)(PLL)調(diào)制器中。這種類型的調(diào)制器是一種花費少并且體積小的實現(xiàn)連續(xù)相位調(diào)制(CPM)的手段。CPM被用于實現(xiàn)高頻譜效率的數(shù)字通信例如是用在GSM/DCS系統(tǒng)中。雖然這種調(diào)制技術(shù)特別適用于蜂窩式通信系統(tǒng)中的移動站，但其應(yīng)用并不僅限于此。
實現(xiàn)連續(xù)相位調(diào)制的已有技術(shù)顯示于圖1中。要被發(fā)射的信息100被提供給數(shù)字信號處理器單元101，由該單元產(chǎn)生同相(Ⅰ)和正交(Q)分量。這些分量被分別提供給相應(yīng)的數(shù)字-模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器103a、103b。接著，D/A轉(zhuǎn)換器103a、103b的輸出又被提供給相應(yīng)的低通濾波器105a、105b。來自低通濾波器105a、105b中每一個濾波器的輸出被提供給相應(yīng)的乘法器107a、107b的第一輸入端。第一載波信號109a被提供給同相通路中的乘法器107a的第二輸入端。與第一載波信號109a具有90°相位差的第二載波信號109b被提供給異相通路中的乘法器107b的第二輸入端。之后，乘法器107a和107b的輸出在加法器111中被加在一起，從而構(gòu)成了將要被放大以及傳送的調(diào)制信號113。
近年來，由Riley以及Copeland提出了連續(xù)的相位調(diào)制器的另一種實現(xiàn)方法，這種方法發(fā)表于IEEE Transactions on Circuits andSystems-ⅡAnalog and Digital Signal Processing，1994年3月，第41卷，第321-326頁，題目為“A simplified continuous phasemodulator technique”的文獻中。在這另一種實現(xiàn)方法中，采用了Δ∑調(diào)制器來控制N分頻鎖相環(huán)(PLL)的分頻因子。在1993年五月的IEEETransactions on Solid-Sate Circuits，第28卷第553-559頁的由T.A.Riley、M.A.Copeland以及T.A.Kwasniewski所寫的“Delta-sigmamodulation in fractional-N frequency synthesis”中以及在1990年五月的The 44thAnnual Symposium on Frequency Control，第559-568頁的由B.Miller以及B.Conley所寫的“A multiple modulatorfractional divider”中；在1991年6月的IEEE Transactions onInstrumentation and Measurement的第40卷，第578-583頁，由B.Miller以及B.Conley所寫的“A multiple modulator fractionaldivider”中都描述了相似的方案。同時還參考了于1991年10月8日公開的美國專利No.5，055，802，由Alexander W.Hietala以及D.C.Rabe所申請的題目為Multiaccumulator Sigma-Delta franctional-NSynthesis的文獻；以及于1993年10月23日公開的美國專利No.4，965，531，由T.Riley所申請的題目為Frequency Synthesizer的文獻。受Δ∑控制的N系PLL調(diào)制是具有很多益處的一種花費少體積小的實現(xiàn)方法。例如，它能保證連續(xù)的相位。另外，可以用單純的直接的以及數(shù)字化的形式來控制調(diào)制，同時還有信道選擇。通過在PLL中使用多分割分頻器(即能通過若干除數(shù)進行分割的分頻器)，可非常容易地將一個受Δ∑控制的N分頻PLL調(diào)制器用于多頻帶應(yīng)用中。
受Δ∑控制的N分頻PLL調(diào)制器的已有技術(shù)的框圖在圖2中得到了顯示。一個基準信號201與分頻器206輸出的相位一起被送給相位檢測器202?；鶞市盘?01最好是一個具有由fref所標定的頻率的一個正弦信號。相位檢測器202的輸出是一個與基準信號201和分頻器206的輸出之間的相位差有關(guān)的脈沖。相位檢測器202的輸出被送到電荷泵207，之后由環(huán)路濾波器208執(zhí)行濾波。之后，環(huán)路濾波器208的輸出被送到壓控振蕩器(VCO)209。VCO 209的輸出信號被提供給分頻器206的輸入。作為這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果，VCO 205的輸出頻率被驅(qū)動，使其等于基準信號201的頻率乘以分頻器206的分頻因子。因此，通過控制分頻器206的分頻因子，可以控制VCO 209的頻率。在受Δ∑控制的N分頻PLL調(diào)制器中，分頻因子是由Δ∑調(diào)制器210產(chǎn)生的，該調(diào)制器的輸入端接收了一個調(diào)制信號211。
PLL內(nèi)的分頻器206必須滿足三個重要的必要條件，以便實現(xiàn)所需的調(diào)制。首先，它必須能每個基準頻率周期改變一次分頻因子。第二，它必須能為所有的分頻因子引入精確相等的延遲，以避免環(huán)路內(nèi)的額外的非線性。第三，它必須能實現(xiàn)寬范圍的連續(xù)的分頻因子，以便能使受Δ∑控制的N分頻PLL調(diào)制器工作在一個很寬的射頻頻率范圍內(nèi)，因而實現(xiàn)了多頻帶的功能。
概要因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種分頻器，它能每個基準頻率周期響應(yīng)一次分頻因子的改變。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種分頻器，它能為所有分頻因子提供精確相等的延遲。
本發(fā)明還有另一個目的是提供一種分頻器，它能使用寬范圍的連續(xù)分頻因子而實現(xiàn)分頻。
依據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述的以及其它的目的被實現(xiàn)于一個分頻器中，在這個分頻器中，它能通過大于一的第一和第二除數(shù)而選擇性地執(zhí)行分頻。分頻器包括用于接收具有一個基準時鐘頻率的一個基準時鐘信號；用于接收若干控制信號的裝置；以及第一裝置，它能響應(yīng)控制信號的第一狀態(tài)，用于使用基準信號來產(chǎn)生一種輸出信號，該輸出信號具有由基準時鐘頻率除以第一除數(shù)而得到的一個頻率，其中由第一除數(shù)執(zhí)行的分頻使得該分頻器能在整個第一預定狀態(tài)序列上進行轉(zhuǎn)換。該分頻器還包括第二裝置，它能響應(yīng)控制信號的第二狀態(tài)，用于使用基準時鐘信號來產(chǎn)生一種輸出信號，這種輸出信號具有由基準時鐘頻率除以第二除數(shù)而得到的一個頻率，其中由第二除數(shù)執(zhí)行的分頻使得該分頻器能在整個第二預定狀態(tài)序列上進行轉(zhuǎn)換；該分頻器還包括第三裝置，它能響應(yīng)控制信號的第三狀態(tài)，用于將分頻器初始化到對第一和第二預定狀態(tài)序列都是共有的一種初始狀態(tài)，由此，在初始狀態(tài)中的該分頻器可以立即響應(yīng)控制信號的第一狀態(tài)的后續(xù)申請，也可以立即響應(yīng)控制信號的第二狀態(tài)的后續(xù)申請。
在本發(fā)明的另一個方面，在由接收裝置連續(xù)接收控制信號的第三狀態(tài)期間，第一和第二裝置一直不工作。
在本發(fā)明的另外一個方面，分頻器還包括用于接收取消(swallow)使能控制信號的裝置；包括用于在取消使能控制信號未被設(shè)置到預定值時就禁止第二裝置工作的裝置；以及包括用于每當分頻器處于初始狀態(tài)時就產(chǎn)生一個輸出控制信號的裝置，該輸出控制信號具有預定值。
在本發(fā)明的另一個方面，第一除數(shù)是二，第三除數(shù)是三。
在本發(fā)明的另外一個方面，所形成的多分割分頻器包括若干若干串聯(lián)連接的分頻器單元，每一個單元都包括用于接收具有基準時鐘頻率的一個基準時鐘信號的裝置；包括用于接收若干控制信號的裝置；包括第一裝置，它響應(yīng)控制信號的第一狀態(tài)，用于使用基準時鐘信號來產(chǎn)生一種輸出信號，該輸出信號具有由基準時鐘頻率除以第一除數(shù)而得到的一個頻率，其中由第一除數(shù)所執(zhí)行的分頻使得分頻器能在整個第一預定狀態(tài)序列上進行轉(zhuǎn)換；包括第二裝置，它響應(yīng)控制信號的第二狀態(tài)，用于使用基準時鐘信號來產(chǎn)生一種輸出信號，該輸出信號具有由基準時鐘頻率除以第二除數(shù)而得到的一個頻率，其中，由第二除數(shù)所執(zhí)行的分頻使得分頻器能在整個第二預定狀態(tài)序列上進行轉(zhuǎn)換；包括第三裝置，響應(yīng)控制信號的第三狀態(tài)，用于將分頻器初始化到對第一和第二預定狀態(tài)序列都是共有的一種初始狀態(tài)，由此在初始狀態(tài)中的分頻器可以立即響應(yīng)控制信號的第一狀態(tài)的后續(xù)申請，也可以立即響應(yīng)控制信號的第二狀態(tài)的后續(xù)申請；包括用于接收取消使能控制信號的裝置；包括用于在取消控制信號未被設(shè)置到預定值時就禁止所述第二裝置工作的裝置；以及包括用于在分頻器處于初始狀態(tài)時，產(chǎn)生具有預定值的一個輸出控制信號的裝置。在串聯(lián)連接的若干分頻器中，第ⅰ階的分頻器向第(ⅰ+1)階分頻器提供一個第ⅰ個輸出信號，用作第(ⅰ+1)階分頻器的基準時鐘信號，第ⅰ階分頻器向第(ⅰ-1)階分頻器提供第ⅰ個輸出控制信號，用作第(ⅰ-1)階分頻器中的取消使能控制信號。
在本發(fā)明的另一個方面，多分割分頻器還包括一個或多個串聯(lián)連接的第二分頻器單元，用于向若干串聯(lián)連接的分頻器單元提供一個輸入基準時鐘信號，其中第二分頻器單元中的每一個都缺少用于將分頻器初始化到初始狀態(tài)的第三裝置。
在本發(fā)明的另外一個方面，在多分割分頻器的每一個除法器中，在接收裝置連續(xù)接收控制信號的第三狀態(tài)期間，第一和第二裝置一直不工作。
在本發(fā)明的另一個方面，第一除數(shù)為二，第二除數(shù)為三。
附圖的簡要說明可通過閱讀以下參照附圖2做的詳細說明來理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點，其中圖1是連續(xù)相位調(diào)制器的傳統(tǒng)實現(xiàn)方法的方框圖；圖2是傳統(tǒng)的受Δ∑控制的N分頻PLL調(diào)制器的框圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明的一個方面的多分割分頻器的一個示例性實施例的一個框圖；圖4是傳統(tǒng)的分頻器單元的一個框圖；圖5是依據(jù)本發(fā)明的一個方面的預置表分頻器單元的一個框圖；
圖6是與依據(jù)本發(fā)明的一個示例性預置分頻器單元有關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；圖7-11是描述了依據(jù)本發(fā)明的一個方面的一個示例性除法器框鏈內(nèi)的相關(guān)信號的時序圖；圖12和13是描述了依據(jù)本發(fā)明的一個方面的多個預置除法器框中示例性的一個之內(nèi)的信號的時序圖。
詳細說明以下，將參照


本發(fā)明的各種特征，在這些附圖中，相同的部分被標識有相同的參考字符。
依據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了這樣一種分頻器，它能每個基準頻率周期響應(yīng)一次分頻因子的改變，這能為所有分頻因子提供精確相等的延遲，且這種分頻器可以被寬范圍的連續(xù)的分頻因子來分割。在本發(fā)明的另一個方面中，這種分頻器適用于受Δ∑控制的N分頻調(diào)制器，并賦予調(diào)制器多頻帶功能。
以下，將參照示例性實施例來說明本發(fā)明，該實施例能使用16-95內(nèi)的任何一個整數(shù)來分割射頻頻率。當適當?shù)幕鶞暑l率fref用于受Δ∑控制的N分頻調(diào)制器時，所產(chǎn)生的輸出頻率的范圍可以適用于主蜂窩式通信系統(tǒng)，例如GSM、AMPS、DECT、DCS、PCS以及ACES。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解本發(fā)明并不僅限于本文所公開的特定實施例。尤其是，這一有創(chuàng)造性的技術(shù)可用于生產(chǎn)分頻器，該分頻器能利用除16-95的示例性范圍之外的一個范圍內(nèi)的整數(shù)來執(zhí)行分割。此外，這一有創(chuàng)造性的分頻器的其它實施例也可被用于除上述羅列的通信系統(tǒng)之外的通信系統(tǒng)中的受Δ∑控制的N分頻PLL調(diào)制器。此外，這一有創(chuàng)造性的分頻器也不止用于受Δ∑控制的N分頻PLL調(diào)制器。這樣，本文中所描述的各種實施例應(yīng)當被看作是示例性的，但并不限制本發(fā)明的范圍。
現(xiàn)在將參照附圖3說明這一有創(chuàng)造性的分頻器的示例性實施例的方框圖。真實的分頻是由若干串聯(lián)連接的除法器塊實現(xiàn)的。第一種類型是傳統(tǒng)的2/3除法器框300a、300b、300c、300d中的任何一種(此后，一般由參考號300來表示)。這種類型的除法器框在圖4中得到了更詳細的顯示。2/3除法器框300依據(jù)第一輸入控制信號i_swx401a以及第二輸入控制信號i_pgmx307的邏輯值，而將差分時鐘輸入頻率除以2或3。(當然，差分時鐘輸入不是必需的；另一種方法是接收一個信號時鐘輸入，并將這種輸入提供給一個反相器，以產(chǎn)生由2/3除法器框300所使用的一個異相時鐘信號。)當被配置為與其它2/3除法器框300串聯(lián)連接時，i_swx信號401a通常是由一個更高位的相鄰的2/3除法器框300來提供的。當用于象圖2中所示的那個連續(xù)的相位調(diào)制器中時，第一輸入控制信號i_phmx307通常是由Δ∑調(diào)制器的輸出中導出的。第一輸入控制信號i_pgmx307被用于指示是需要2分頻(i_pgmx=0)還是3分頻(i_pgmx=1)。但是，為實現(xiàn)3分頻，第二控制信號i_swx401a必須被設(shè)置為一。從這一方面來說，i_swx401a可被看作是“取消使能”信號(在2/3除法器框300中實現(xiàn)3分頻，除了使用那些用于2分頻的被普通取消外，還通過“取消”一個附加的時鐘周期來實施)。鎖存器對402a和402b是以主-從結(jié)構(gòu)工作的，與鎖存器對403a和403b相同。輸出信號404(也可被用作用于更低位的相鄰的2/3除法器框的i_swx輸入信號401a)是通過鎖存器402a的輸出而提供的。
依據(jù)本發(fā)明的一個方面，多分割分頻器還包括一個第二類型的除法器框，這里是指預置表除法器框301。預置表301在圖5中得到了更詳細的顯示。在圖3的示例性的多分割分頻器中，兩個預置表除法器框301a和301b被用于除法器框鏈的最重要的位置中(其中既包括預置表也包括傳統(tǒng)除法器框301和300)。預置表除法器框301具有與傳統(tǒng)的2/3除法器框300相同的功能，另外，還包括預置其鎖存器501、502和503的輸出的能力。這一預置操作是由與門506以及位于鎖存器輸入端之前的或門505、507而提供的，正如圖5所示。預置操作的控制是借助于與i_phmx信號307相協(xié)作的i_fswx信號308而實現(xiàn)的。
這一預置能力對于多分割分頻器的完全實現(xiàn)是非常重要的，這是因為它提供了一種機會，將工作得象狀態(tài)機一樣的2/3除法器框切換到正確的初始狀態(tài)，或從該正確的初始狀態(tài)中切離開。通過這樣做，可以在操作期間的任何時候，增加或減少整個分頻器的可能的分頻因子范圍。即，分頻器將立即(在適當?shù)幕鶞手芷趦?nèi))開始用新分頻因子執(zhí)行分頻，而不管所需的分頻因子是否已經(jīng)出現(xiàn)在縮小的或擴大的范圍中。在本文中，術(shù)語“縮小的范圍”是指當預置表除法器框301中沒有一個能工作時，可以得到的那些分頻因子。在示例性實施例中，縮小的范圍將是從16到31的范圍內(nèi)的分頻因子。在本文中，術(shù)語“擴大的范圍”是指當在除法器框鏈內(nèi)有一個或多個預置表除法器框301可以操作時，可得到的那些分頻因子。在示例性實施例中，擴大的范圍(當只有預置表除法器框301中的第一個處于運行狀態(tài)時)將是從32到63的范圍內(nèi)的分頻因子，而(當預置除法器301中的兩個都處于運行狀態(tài)時)將是從64到95的范圍內(nèi)的分頻因子。
現(xiàn)在，將參照圖6的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，來說明與預置表中的一個相關(guān)的可能的狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換。預置表除法器框301工作得象一個狀態(tài)機，其狀態(tài)是由四個鎖存器501、508、502以及503的輸出而確定的。在以下的討論中，狀態(tài)變量是由QA、Q*B、QC、QD所指定的四個比特值所確定的，其中，QA是第一鎖存器501的非反相輸出，QB是第二鎖存器508的反相輸出，QC是第三鎖存器502的非反相輸出，QD是第四鎖存器503的非反相輸出。控制信號i_fswx504、i_phmx307以及i_swx401a確定了哪一個環(huán)路處于工作狀態(tài)。
環(huán)路A是當預置表除法器框301將輸入的時鐘信號除以3所經(jīng)歷的一組轉(zhuǎn)換。環(huán)路A在i_fswx=“1”、i_phmx=“1”以及i_swx=“1”時工作。即使使用了6種狀態(tài)，但還是實現(xiàn)了3分頻，這是因為一半的鎖存器501和502是由時鐘輸入信號i_clkx作激勵時鐘的，而其它兩個鎖存器508和503是由反向時鐘輸入信號i_clkbx做激勵時鐘的，這樣，能有效地在輸入時鐘信號的前沿同時還有后沿執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
環(huán)路B和C中的每一個都是在預置表除法器框301將輸入時鐘信號除以2時所經(jīng)歷的一組轉(zhuǎn)換。環(huán)路B在i_fswx=“1”以及i_swx=“0”時工作。在這種情況下，控制信號i_phmx的狀態(tài)并不重要。環(huán)路C在i_fswx=“1”、i_phmx=“0”以及i_swx=“1”時工作。即使在環(huán)路B和C中使用了4種狀態(tài)，但還是實現(xiàn)了2分頻，這是因為如上述對環(huán)路A的說明相同，也可以在輸入時鐘信號的前沿同時還有后沿實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
從一個環(huán)路到其它環(huán)路的轉(zhuǎn)換(條件)正如圖中所顯示的那樣。同樣，注意，在每一個環(huán)路(A、B和C)中，控制信號i_fswx等于”1”。一旦該信號被設(shè)置為等于“0”，則預置表除法器框301就進入狀態(tài)“1101”，并在改變?yōu)椤?”值之前一直保持不變。當設(shè)計預置表除法器框301時，需要考慮與初始狀態(tài)相關(guān)的兩個條件。
1)當用于圖3所示的這種多分割分頻器中時，初始狀態(tài)必須在QA處產(chǎn)生一個邏輯“1”，這是因為必須要將這一信號加到2/3除法器鏈內(nèi)的在先工作塊的i_sw輸入端。如果缺少這一條件，余下的除法器框?qū)⒉荒苷_工作。
2)相同的初始狀態(tài)必須同時出現(xiàn)在一個3分頻的環(huán)路以及至少一個2分頻環(huán)路中，這樣在該框被激活時能正確運用分頻因子進行計算。
在圖6顯示了其狀態(tài)轉(zhuǎn)換的示例性實施例中，只存在一個狀態(tài)滿足這些條件，這就是“1101”。一旦控制信號i_fswx504以及i_phmx還有307無效(即被設(shè)置為”0”)時，這一狀態(tài)就是由邏輯門505、506與507所確定的狀態(tài)(參見圖5)。
我們還可以從圖6的狀態(tài)圖中看到，在環(huán)路A和B之間的依賴于i_gpm信號值的改變的轉(zhuǎn)換都是從每一個環(huán)路的特定狀態(tài)開始執(zhí)行的。在圖6所示的每一個示例性環(huán)路A和B中，這些環(huán)路都是從狀態(tài)“1101”開始執(zhí)行的。通過將鏈內(nèi)的一個i_sw信號(例如是i_sw3信號306)用作時鐘信號，以便將下一個分頻因子(即i_phm信號)切換到2/3除法器框鏈的輸入端。一般來說，由于這一目的而對i_swx信號進行的選擇應(yīng)當考慮到任何一個除法器框都會在某些點上不工作(象圖3中的預置表框301)，不能作為用于這樣一種信號的一個源。
請再次參見圖3，示例性的多分割分頻器包括四個傳統(tǒng)的2/3除法器框300、兩個預置表2/3除法器框301、7個D觸發(fā)器302a-302g、一個解碼框303以及7個全加器304a-304g。7個D觸發(fā)器302a-302g存儲有在下一個基準頻率周期中將要使用的下一個分頻因子。D觸發(fā)器302a-302g是受多分割分頻器的輸出信號306的上升沿的時鐘激勵。這使得有可能提供在D觸發(fā)器302a-302g的輸入端上的下一個分頻因子，而不會干擾當前分頻因子的計算，并且也確保了能足夠快地調(diào)用下一個分頻因子，以避免2/3除法器鏈內(nèi)的時鐘周期的跳躍。
7個全加器304a-304g串聯(lián)連接，以形成脈沖進位加法器。脈沖進位加法器的目的是將一個偏移值309a-309g(在示例性實施例中為7比特寬)加到調(diào)制信號310a-310d(在示例性實施例中為4比特寬)。在如圖2中所示的一種連續(xù)相位調(diào)制器中，調(diào)制信號310a-310d是由Δ∑調(diào)制器210提供的。
不能將脈沖進位加法器的輸出直接加到除法器框鏈上，這是因為它們沒有考慮到對當前控制信號(i_fswx308)的需要。在示例性實施例中，提供給預置表除法器框301a和301b的控制信號308a和308b控制當前的這些框的功能是否是允許的。當這些信號被設(shè)置為邏輯“0”時，預置表除法器框301a和301b被斷開，多分割分頻器僅僅使用四個傳統(tǒng)的2／3除法器框300a-300d進行工作。在這種模式下，多分割分頻器能夠用16到31之間的一個分頻因子(即范圍從24到24+24-1的分頻因子)對輸入頻率進行分頻。
為了擴大分頻因子的范圍，通過將邏輯“1”加到i_fswx控制信號(圖3中的308a和308b)上，從而接通預置表除法器框301a和301b。在這個示例性實施例中，有可能通過使預置表除法器框301a和301b都工作，來實現(xiàn)一直到95的分頻因子。當i_fswx控制信號被允許(即被切換到邏輯“1”)時，多分割分頻器將在下一個基準時鐘周期內(nèi)，立即開始用擴大了的范圍內(nèi)的分頻因子進行分頻。之所以可以如此，是因為將2/3除法器框預置到一個初始狀態(tài)(正如由鎖存器501、502、503和508所確定的那樣)狀態(tài)1)對2分頻和3分頻的狀態(tài)序列都是共享的，狀態(tài)2)使得i_swX+1信號是一個合適的值，以便能加到除法器鏈內(nèi)的一個處理器除法器框上。在示例性實施例中，“1101”的初始狀態(tài)滿足這些條件它既對2分頻也對3分頻的狀態(tài)序列是共享的；它使得i_fswx信號采用邏輯“1”的值。
為產(chǎn)生與在加法器304a-304g的輸出端所指定的各種分頻因子相對應(yīng)的適當?shù)目刂菩盘?，依?jù)本發(fā)明的另一個方面提供了一個解碼塊303。解碼塊303將分頻因子的二進制表示轉(zhuǎn)換為適當?shù)目刂菩盘?，該信號可被加到預置除法器框301a和301b的輸入端。尤其是，在示例性實施例中的控制信號產(chǎn)生一個除數(shù)D，用于依據(jù)以下等式的多分割分頻器D=i_fsw5*25+(i_fsw4&i_pgm4)*24+i-fsw4*24+i_pgm3*23+i_pgm2*22+i_phm1*21+i_pgm0*20=i_fsw5*32+(i_fsw4&i_pgm4)*16+i_fsw4*16+i_pgm3*8+i_pgm2*4+i_phm1*2+i_pgm0*1(1)可以看出，等式(1)不包括與i_pgm5信號相應(yīng)的項。這一現(xiàn)象的原因是在示例性實施例中，這一信號總是被設(shè)定為等于二進制零。但在另一個實施例中，這一項也可能不是這樣，所以用于除數(shù)D的等式中也可能包括i_pgm5的項。
也可以看到，只有將i_fsw4的項也設(shè)定為二進制1，才能使i_pgm4將一個16的值加到除法器上。否則，i_pgm4將根本不會有效，這是因為相應(yīng)的預置表除法器沒有被激活。
可從等式(1)中明顯地看出，如果所有信號都被設(shè)置為零，則多分割分頻器執(zhí)行16分頻。這是因為只有頭四個傳統(tǒng)的2/3除法器框300被激活，并被設(shè)置為除以2(即四個串聯(lián)的除法器，每一個都除以2，結(jié)果就除以2*2*2=16)。這意味著在示例性實施例中，最小分頻因子為16。
從等式(1)中還可以明顯地看到，當所有控制信號都被設(shè)置為1時，可能的最大除數(shù)有效。在示例性實施例中，最大除數(shù)Dmax=16+1+2+4+8+16+16+32=95。
很顯然，由于控制信號中的兩個(即i_fsw4以及i_fsw5)中的每一個都控制將值“16”加到除數(shù)上的加法，所以破壞了二進制表示。這樣，解碼塊303的目的是得到除數(shù)的二進制表示法中的三個最高位(in_6、in_5和in_4)，并將它們轉(zhuǎn)換為所需的控制信號(i_fsw5、i_fsw4以及i_pgm4)，用于適當?shù)乜刂苾蓚€預置表除法器框301。在示例性實施例中，解碼塊303依據(jù)以下等式，將輸入信號in_7、in_6以及in_5映射為控制信號i_fsw5、i_pgm4以及i_fsw4i_fsw4=in_4或in_5或in_6i_pgm4=(in_5與非(in_4))或(in_6與非(in_4))i_fsw5=(in_5與in_4)或in_6當然，上述等式適用于本文中所充分說明的示例性實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地利用本文所描述的原理來設(shè)計一個解碼塊，用于具有任意數(shù)目的預置表除法器框的一個分頻器鏈中。
現(xiàn)在，將參照圖7到11來進一步說明多分割分頻器的示例性實施例的操作情況。首先請參見圖7，這是說明當控制信號從最低位到最高位被如下設(shè)置時，除法器框內(nèi)的相關(guān)信號的時序圖i_pgm0=1；i_pgm1=0；i_pgm2=1；i_pgm3=0；i_pgm4=0；i_fsw4=0；以及i_fsw5=0。
這一個控制字(0000101)相應(yīng)于二進制的五。由于示例性的多分割分頻器總是具有一個16的偏移值，這一控制字可以實現(xiàn)16+5=21的分頻。注意圖7中，所有的有效的i_sw信號都具有相同的頻率，但具有不同的占空比。最好選擇i_sw3作為多分割分頻器的輸出，因為它具有最對稱的占空比。
還應(yīng)當注意，每個預置表除法器框301內(nèi)的與門506以及或門505、507與進入這些框的控制信號i_fsw以及i_pgm一起，確保了框輸出的“門控信號”即i_sw1以及i_sw2總是被設(shè)置為邏輯“1”，因而使得余下的(在先的)工作框能正確工作。如果兩個預置表框都被禁止，則相關(guān)的輸出“門控信號”是i_sw2(參見圖3)。如果僅僅是最高位的預置表框被禁止，而最低位的預置表框工作，則相關(guān)的輸出“門控信號”是i_sw1。此外，每個預置表除法器框301內(nèi)的與門506以及或門505、507與進入這些除法器框301的控制信號i_pgm以及i_fsw一起，使得在這些框被禁止(i_fsw4=i_fsw5=“0”)期間，能將預置除法器框301保持在初始狀態(tài)中。因此，一旦被再次允許工作，每一個預置表除法器框301都能很輕易地立即重新開始執(zhí)行2分頻或3分頻。
現(xiàn)在請參見圖8，這是一張表示當控制信號從最低位到最高位被如下設(shè)置時，除法器框內(nèi)的相關(guān)信號的時序圖i_pgm0=0；i_pgm1=0；i_pgm2=1；i_pgm3=1；i_pgm4=0；i_fsw4=0；以及i_fsw5=0。
這一控制字(0001100)與二進制值12相應(yīng)。由于示例性的多分割分頻器總是具有一個16的偏移值，所以這一控制字將會實現(xiàn)用系數(shù)16+12=28所執(zhí)行的分頻。在圖8中，可通過比較輸入頻率(i-clk1)與輸出頻率(i_sw3)的周期數(shù)目看到這一點。
現(xiàn)在，請參見圖9，這是表示當控制字從最低位到最高位被設(shè)置如下時，除法器框內(nèi)的相關(guān)信號的時序圖i_pgm0=0；i_pgm1=0；
i_pgm2=0；i_pgm3=0；i_pgm4=0；i_fsw4=1；以及i_fsw5=0。
這一控制字(0100000)與二進制值16相應(yīng)。由于示例性的多分割分頻器總是具有16的偏移值，所以這一控制字會實現(xiàn)用系數(shù)16+16=32所執(zhí)行的分頻。在圖9中，可通過比較輸入頻率(i-clk1)與輸出頻率(i_sw3)的周期數(shù)目看到這一點。
現(xiàn)在，請參見圖10，這是表示當控制字從最低位到最高位被設(shè)置如下時，除法器框內(nèi)的相關(guān)信號的時序圖i_pgm0=0；i_pgm1=1；i_pgm2=0；i_pgm3=0；i_pgm4=0；i-fsw4=1；以及i_fsw5=0。
這一控制字(0100010)與二進制值18相應(yīng)。由于示例性的多分割分頻器總是具有16的偏移值，所以這一控制字會實現(xiàn)用系數(shù)16+18=34所執(zhí)行的分頻。在圖10中，可通過比較輸入頻率(i_clk1)與輸出頻率(i_sw3)的周期數(shù)目看到這一點。
現(xiàn)在，請參見圖11，這是表示當控制字從最低位到最高位被設(shè)置如下時，除法器框內(nèi)的相關(guān)信號的時序圖i_pgm0=0；i_pgm1=0；i_pgm2=0；i_pgm3=0；i_pgm4=1；i_fsw4=1；以及i_fsw5=0。
這一控制字(0110000)與二進制值32(即16+16)相應(yīng)。由于示例性的多分割分頻器總是具有16的偏移值，所以這一控制字會實現(xiàn)用系數(shù)16+32=48所執(zhí)行的分頻。在圖11中，可通過比較輸入頻率(i_clk1)與輸出頻率(i_sw3)的周期數(shù)目看到這一點。
圖12和13都是單個一個預置表除法器框301內(nèi)的多個信號的時序圖，這兩個圖構(gòu)成了一個完整的圖。在每一種情況下，預置表除法器框301的操作都是允許的(i_fswx=1)。在圖12中，當取消使能信號i_swx出現(xiàn)時，i_pgmx信號不工作(例如，=“0”)，所以預置表除法器框301執(zhí)行2分頻?？梢酝ㄟ^比較i_clkx以及i_clkx+1信號看到這一點。相反，在圖13中，當取消使能信號，i_swx出現(xiàn)時，i_pgmx信號工作(例如，=“1”)，所以預置表除法器框301執(zhí)行3分頻。同樣，可通過比較i_clkx以及i_clkx+1信號看到這一點。
現(xiàn)在，由于已經(jīng)說明了對不同控制信號設(shè)置的示例性時序圖，現(xiàn)在討論將集中解釋在預置表除法器框301內(nèi)，輸入控制信號i_sw以及i_pgm是如何工作的。預置表除法器框301能夠?qū)斎霑r鐘信號進行2分頻或3分頻，這依賴于加到框的兩個控制輸入端上的信號值，這兩個信號是指“編程輸入”i_pgm以及“取消使能輸入”i_sw。對于給定的分頻因子,適當?shù)男盘柋挥谰玫丶拥骄幊梯斎?i_pgm)上，但在每個框的另一個控制輸入端所接收的使能信號(i_sw)確定何時相關(guān)的框必須執(zhí)行“脈沖取消”即執(zhí)行3分頻。(僅僅是且當然是在編程輸入i_pgm被設(shè)定為一個工作的邏輯狀態(tài)時才執(zhí)行脈沖取消。)每個接收“取消使能信號”的預置表除法器框301向鏈內(nèi)的在前一個框提供可被稱作“門控信號”的一個信號。這個信號被所述前一個框當作“取消使能信號”而接收。
必須緊記，在來自總分頻器的一個輸出時鐘周期期間，只允許進入2/3除法器框的輸入時鐘周期中的一個被取消，這是由來自鏈內(nèi)較高位的框的“門控信號”(i_sw)所控制的。
如果檢查一個時序圖，可以看到由分頻器框輸出的“門控信號”的寬度恰恰等于該框的一個輸入時鐘周期。例如，圖9顯示了具有i_clk4的一個周期寬度的信號i_sw3，其中i_clk4是該框的輸入時鐘信號?？梢钥吹剑瑢D9中所示的所有相應(yīng)的i_swx以及i_clkx(即i_sw5和i_clk2；i_sw4和i_clk3；i_sw3和i_clk4；以及i_sw2和i_clk5)，情況依然成立。如果之后，檢查所說明的i_sw1以及i_clk6信號，可以看到i_clk6具有等于相關(guān)輸出周期(i_sw3)的一個周期。利用來自一個框的“門控信號”的寬度必須等于輸入時鐘信號周期的規(guī)則，意味著信號i_sw1必須總為高?；旧希@意味著最高有效框產(chǎn)生了所需要的輸出頻率，它暗示該框在每個輸出周期中只有一次機會取消一個脈沖(即3分頻)，這意味著其“取消使能”信號應(yīng)當在整個輸出周期都為高。最高有效框的輸出此后重復自身，因此暗示“取消使能”應(yīng)當總是為高。
為實現(xiàn)在除法器框鏈內(nèi)的最高有效除法器框中的恒定為高的“取消使能”信號，引入了i_fsw信號(其中”fsw”表示“固定的取消使能”)。i_fsw信號與三個附加的邏輯門(即或門505以及與門506和507)以及i_pgm信號一起，實現(xiàn)了傳送給在先最高有效框的一個固定輸出“門控信號”，同時將無效的除法器框“鎖定”到正確的初始狀態(tài)。
本發(fā)明是參照了特定實施例進行說明的。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員能很容易理解，有可能用除上述說明的那些最佳實施例以外的特定形式來實現(xiàn)本發(fā)明。而這種做法并未脫離本發(fā)明的主旨。最佳實施例僅僅用于說明，并不能被認為是以任何方式的對本發(fā)明的約束。本發(fā)明的范圍由以下附加權(quán)利要求書而不是前述的說明給出，所有落入權(quán)利要求書范圍的各種修改和等價物都被看作包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．能選擇用大于1的第一和第二除數(shù)執(zhí)行分頻的一種分頻器，該分頻器包括用于接收具有基準時鐘頻率的一個基準時鐘信號的裝置；用于接收若干控制信號的裝置；第一裝置，響應(yīng)控制信號的第一狀態(tài)，利用基準時鐘信號來產(chǎn)生具有用所述基準時鐘頻率除以第一除數(shù)而得到的一個頻率的一個輸出信號，其中由所述第一除數(shù)執(zhí)行的分頻使得該分頻器在整個第一預定狀態(tài)序列上轉(zhuǎn)換；第二裝置，響應(yīng)控制信號的第二狀態(tài)，利用所述基準時鐘信號來產(chǎn)生具有用所述基準時鐘頻率除以第二除數(shù)而得到的一個頻率的一個輸出信號，其中由所述第二除數(shù)執(zhí)行的分頻使得該分頻器在整個第二預定狀態(tài)序列上轉(zhuǎn)換；以及第三裝置，響應(yīng)控制信號的第三狀態(tài)，將所述分頻器初始化到對第一和第二預定狀態(tài)序列是共享的一個初始狀態(tài)，由此，在所述初始狀態(tài)中的分頻器能立即響應(yīng)控制信號的第一狀態(tài)的后續(xù)申請，并能立即響應(yīng)控制信號的第二狀態(tài)的后續(xù)申請。
2．如權(quán)利要求1的分頻器，其特征在于所述第一和第二裝置在控制信號的第三狀態(tài)被所述接收裝置連續(xù)接收期間不工作。
3．如權(quán)利要求1的分頻器，還包括用于接收一個取消使能控制信號的裝置；用于在所述取消使能控制信號未被設(shè)置為預置值時，禁止所述第二裝置工作的裝置；以及用于在分頻器處于初始狀態(tài)時，產(chǎn)生具有預定值的一個輸出控制信號的裝置。
4．如權(quán)利要求1的分頻器，其特征在于所述第一除數(shù)是2，所述第二除數(shù)是3。
5．一種多分割分頻器，包括若干串聯(lián)連接的分頻器單元，每一個單元包括用于接收具有一個基準時鐘頻率的一個基準時鐘信號的裝置；用于接收若干控制信號的裝置；第一裝置，響應(yīng)控制信號的第一狀態(tài)，利用基準時鐘信號來產(chǎn)生具有用所述基準時鐘頻率除以第一除數(shù)而得到的一個頻率的一個輸出信號，其中由所述第一除數(shù)執(zhí)行的分頻使得該分頻器在整個第一預定狀態(tài)序列上轉(zhuǎn)換；第二裝置，響應(yīng)控制信號的第二狀態(tài)，利用所述基準時鐘信號來產(chǎn)生具有用所述基準時鐘頻率除以第二除數(shù)而得到的一個頻率的一個輸出信號，其中由所述第二除數(shù)執(zhí)行的分頻使得該分頻器在整個第二預定狀態(tài)序列上轉(zhuǎn)換；以及第三裝置，響應(yīng)控制信號的第三狀態(tài)，將所述分頻器初始化到對第一和第二預定狀態(tài)序列是共享的一個初始狀態(tài)，由此，在所述初始狀態(tài)中的分頻器能立即響應(yīng)控制信號的第一狀態(tài)的后續(xù)申請，并能立即響應(yīng)控制信號的第二狀態(tài)的后續(xù)申請；用于接收一個取消使能控制信號的裝置；用于在所述取消控制信號未被設(shè)置為預定值時禁止所述第二裝置工作的裝置；以及用于在所述分頻器處于初始狀態(tài)時，產(chǎn)生具有預定值的一個輸出控制信號的裝置，其中在若干串聯(lián)連接的分頻器的第ⅰ階的分頻器向第(ⅰ+1)階分頻器提供了一個第ⅰ階輸出信號，用作第(ⅰ+1)階分頻器的基準時鐘信號，第ⅰ階分頻器向第(ⅰ-1)階分頻器提供第ⅰ階輸出控制信號，用作第(ⅰ-1)階分頻器的取消使能控制信號。
6．如權(quán)利要求5的多分割分頻器，還包括一個或多個串聯(lián)連接的第二分頻器單元，用于向若干串聯(lián)連接的分頻器單元提供一個輸入基準時鐘信號，其中每一個第二分頻器單元都缺少用于將所述分頻器初始化到初始狀態(tài)的所述第三裝置。
7．如權(quán)利要求5的多分割分頻器，其特征在于在每一個分頻器中，所述第一和第二裝置在控制信號的第三裝置被所述接收裝置連續(xù)接收期間不工作。
8．如權(quán)利要求5的多分割分頻器，其特征在于所述第一除數(shù)是2而所述第二除數(shù)是3。
9．控制分頻器以選擇性地用大于1的第一和第二除數(shù)執(zhí)行分頻的一種方法，所述方法包括以下步驟接收具有一個基準時鐘頻率的一個基準時鐘信號；接收若干控制信號；響應(yīng)所述控制信號的第一狀態(tài)，通過利用所述基準時鐘信號來產(chǎn)生具有將所述基準時鐘頻率除以所述第一除數(shù)而得到的一個頻率的一個輸出信號，其中由第一除數(shù)執(zhí)行的分頻包括在整個第一預定狀態(tài)序列上進行轉(zhuǎn)換的步驟；響應(yīng)所述控制信號的第二狀態(tài)，通過利用所述基準時鐘信號來產(chǎn)生具有將所述基準時鐘頻率除以所述第二除數(shù)而得到的一個頻率的一個輸出信號，其中由第二除數(shù)執(zhí)行的分頻包括在整個第二預定狀態(tài)序列上進行轉(zhuǎn)換的步驟；以及響應(yīng)所述控制信號的第三裝置，通過將分頻器初始化到對所述第一和第二預定狀態(tài)序列都是共享的一個初始狀態(tài)，從而使處于初始狀態(tài)中的所述分頻器能立即響應(yīng)所述控制信號的所述第一狀態(tài)的后續(xù)申請，并能立即響應(yīng)所述控制信號的所述第二狀態(tài)的后續(xù)申請。
10．如權(quán)利要求9的方法，其特征在于在所述控制信號被所述接收裝置連續(xù)接收期間，既不執(zhí)行響應(yīng)所述控制信號的第一狀態(tài)的步驟，也不執(zhí)行響應(yīng)所述控制信號的第二狀態(tài)的步驟。
11．如權(quán)利要求9的方法，還包括以下步驟接收一個取消使能控制信號；當所述取消使能控制信號未被設(shè)定為一個預定值時，就禁止響應(yīng)所述控制信號的第二狀態(tài)的步驟；以及在所述分頻器處于初始狀態(tài)時，產(chǎn)生具有所述預定值的一個輸出控制信號。
12．如權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述第一除數(shù)是2，而所述第二除數(shù)是3。
全文摘要
多分割分頻器包括一連串的串聯(lián)連接的分頻器單元,每一個單元都響應(yīng)所接收的控制信號的第一狀態(tài),通過使用基準時鐘信號而產(chǎn)生作為具有用第一除數(shù)除過的一個基準時鐘頻率的一個頻率的一個輸出信號,每一個單元都響應(yīng)所接收的控制信號的第二狀態(tài),通過使用基準時鐘信號而產(chǎn)生作為具有用第二除數(shù)除過的一個基準時鐘頻率的一個頻率的一個輸出信號?？梢詫⑤敵鲂盘柼峁┙o鏈內(nèi)的后續(xù)分頻器。由第一和第二除數(shù)所得到的分頻可使分頻器分別在第一和第二預定狀態(tài)序列中進行轉(zhuǎn)變。每一個分頻器還響應(yīng)控制信號的第三狀態(tài),將分頻器初始化為對第一和第二預定狀態(tài)序列共有的一種初始狀態(tài)。由此使初始狀態(tài)下的分頻器能立即響應(yīng)控制信號的第一狀態(tài)的隨后的申請,也能立即響應(yīng)控制信號的第二狀態(tài)的隨后的申請。接收到具有預定值的取消使能控制信號使得不能由第二除數(shù)進行分。每一個分頻器還產(chǎn)生一個具有預定值的輸出控制信號,而不管該分頻器是否處于初始狀態(tài)。
文檔編號H03L7/183GK1282465SQ9881225
公開日2001年1月31日 申請日期1998年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月15日
發(fā)明者H·L·哈格貝里 申請人:艾利森電話股份有限公司