本發(fā)明涉及微電子技術(shù)中的高速可編程多模分頻器的領(lǐng)域，特別是高速可編程任意整數(shù)分頻的分頻器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

可編程分頻器，通常用于頻率合成器之中，將輸出頻率分頻后與參考頻率輸入到鑒頻鑒相器(pfd)中進(jìn)行比較。在鎖相環(huán)(pll)中，可編程分頻器主要的作用是降低pfd的工作頻率，以及改變pll的輸出頻率。隨著集成電路的發(fā)展，以及系統(tǒng)對速度要求，pll的輸出頻率越來越高，要求可編程分頻器工作在較高的頻率，是pll設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，部分傳統(tǒng)的可編程分頻器，可實(shí)現(xiàn)任意整數(shù)分頻，但工作速度慢；雙模預(yù)分頻器，可實(shí)現(xiàn)高速分頻，往往應(yīng)用在分頻比較大的連續(xù)分頻情況，無法實(shí)現(xiàn)任意整數(shù)分頻的情況；異步分頻結(jié)構(gòu)，由于級間延時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)高速分頻。2013年7月發(fā)表在ieee上的《aghzfull-division-rangeprogrammabledividerwithoutputduty-cycleimproved》一文中，公開了一種高速任意整數(shù)分頻器的設(shè)計(jì)，然而由于電路結(jié)構(gòu)的原因，采用異或門和異步分頻，使輸出波形失真嚴(yán)重且具有較大的相位噪聲，限制了其應(yīng)用的范圍。因此對于高速可編程寬范圍分頻應(yīng)用，需要進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種高速可編程任意整數(shù)分頻器，避免了傳統(tǒng)分頻器工作頻率低和不能實(shí)現(xiàn)任意整數(shù)分頻的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高速可編程任意整數(shù)分頻功能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案一種高速可編程任意整數(shù)分頻器，該分頻器包括：分頻器div1、div2、div3，采用移位寄存方式，實(shí)現(xiàn)高速分頻；其中div1為固定分頻器，分頻比為m1；div2為固定分頻器，分頻比m2；div3為可編程分頻器，分頻比為1～m3；計(jì)數(shù)器counter為可編程計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍為1～n；sel[3:0]用于選擇div1、div2、div3的輸入信號，如圖1所示。

當(dāng)要求分頻比范圍為1～m3時(shí)，分頻器div1與分頻器div2處于掉電狀態(tài)(power-down)，不工作；sel[3:2]控制分頻器div3輸出直接反饋到分頻器div3的輸入，僅有分頻器div3形成移位寄存器，總的分頻比公式為n_total＝m3，完成1～m3分頻；

當(dāng)要求分頻比范圍為m3～m2+m3分頻時(shí)，分頻器div1處于掉電狀態(tài)，sel[3:2]和sel[1]控制分頻器div3輸出直接反饋到分頻器div2的輸入，分頻器div2和分頻器div3形成移位寄存器，總的分頻比公式為n_total＝m2+m3，完成m3～m2+m3分頻；

當(dāng)要求分頻比范圍為m2+m3～m1+m3分頻時(shí)(m1>m2)，分頻器div2處于掉電狀態(tài)，sel[3:2]、sel[1]和sel[0]控制分頻器div3輸出直接反饋到分頻器div1的輸入、分頻器div1和分頻器div3形成移位寄存器，總的分頻比公式為n_total＝m1+m3，完成m2+m3～m1+m3分頻；

當(dāng)要求分頻比范圍為m1+m3～m1+m2+m3分頻時(shí)，sel[3:2]、sel[1]和sel[0]控制分頻器div3輸出直接反饋到分頻器div1的輸入，分頻器div1、分頻器div2和分頻器div3形成移位寄存器，總的分頻比公式為n_total＝m1+m2+m3，完成m1+m3～m1+m2+m3分頻；

當(dāng)要求分頻比范圍大于m1+m2+m3分頻時(shí)，sel[3:2]、sel[1]和sel[0]控制分頻器div3輸出直接反饋到分頻器div1的輸入，計(jì)數(shù)器counter用于計(jì)數(shù)分頻器div1的分頻次數(shù)(n)，根據(jù)分頻比的需要，選擇將分頻器div2接入或斷開移位寄存器鏈路中，總的分頻比公式為n_total＝n*m1+(m2)+m3，完成大于m1+m2+m3的分頻。

該高速可編程任整數(shù)分頻器由分頻器div1、div2、div3和計(jì)數(shù)器counter構(gòu)成。div1、div2、div3的組合方式使得m1、m2、m3的取值自由度加大，加大分頻器的應(yīng)用范圍。根據(jù)分頻的要求，合適的選取m1、m2、m3、n的值，就能實(shí)現(xiàn)高速可編程任意整數(shù)分頻的需求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種高速可編程任意整數(shù)分頻器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請實(shí)施例提供的一種1～64分頻的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請實(shí)施例提供的一種3分頻的關(guān)鍵信號時(shí)序圖；

圖4為本申請實(shí)施例提供的一種9分頻的關(guān)鍵信號時(shí)序圖；

圖5為本申請實(shí)施例提供的一種13分頻的關(guān)鍵信號時(shí)序圖；

圖6為本申請實(shí)施例提供的一種17分頻的關(guān)鍵信號時(shí)序圖；

圖7為本申請實(shí)施例提供的一種21分頻的關(guān)鍵信號時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例，僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

根據(jù)所提高速可編程任意整數(shù)分頻器，用于實(shí)現(xiàn)1～64分頻，取m1＝8、m2＝4、m3＝8、n＝7，具體的實(shí)現(xiàn)方案如下所示：

參考圖2所示，為本申請實(shí)施例提供的一種1～64高速可編程任意整數(shù)分頻器結(jié)構(gòu)示意圖。由分頻器div1、div2、div3、計(jì)數(shù)器counter構(gòu)成。

分頻器div1為移位寄存器結(jié)構(gòu)，每個(gè)時(shí)鐘上升沿，數(shù)據(jù)移動(dòng)一位，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘8分頻。分頻器div1的輸出受計(jì)數(shù)器counter的控制，只有當(dāng)計(jì)數(shù)器counter輸出達(dá)到預(yù)設(shè)的計(jì)數(shù)值時(shí)，分頻器div1輸出分頻時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的8n(n為計(jì)數(shù)器的置數(shù)值)分頻。

分頻器div2為移位寄存器結(jié)構(gòu)，每個(gè)時(shí)鐘上升沿，數(shù)據(jù)移動(dòng)一位，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的4分頻，sel[1]對分頻器div2的輸入信號進(jìn)行選擇。

分頻器div3為移位寄存器結(jié)構(gòu)，每個(gè)時(shí)鐘上升沿，數(shù)據(jù)移動(dòng)一位，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的1～8分頻，sel[3：2]對分頻器div3的輸入信號進(jìn)行選擇。

計(jì)數(shù)器counter為移位寄存器結(jié)構(gòu)，在分頻器div1給出時(shí)鐘信號時(shí)，數(shù)據(jù)移動(dòng)一位，達(dá)到計(jì)數(shù)狀態(tài)時(shí)，ctl變?yōu)楦唠娖?，提前使能分頻器div1輸出，有利于高速的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對分頻器div1的8分頻的計(jì)數(shù)功能。

分頻器div1、div2、div3由輸入時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，根據(jù)分頻的需要，選擇將分頻器div1和分頻器div2接入到移位寄存器鏈之中，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗，對未用的模塊進(jìn)行掉電(power-down)處理，使其不工作。

當(dāng)分頻比要求在1～8范圍內(nèi)時(shí)，控制信號sel[3]＝1，由分頻器div3構(gòu)成一個(gè)移位計(jì)數(shù)器，總的分頻比公式為n_total＝m3，實(shí)現(xiàn)高速1～8分頻；分頻器div1和div2處于掉電狀態(tài)，不工作，作為一個(gè)實(shí)施例，圖3為3分頻對應(yīng)的時(shí)序圖，輸入時(shí)鐘對初始輸出高電平平移3個(gè)周期輸出，然后反饋到分頻器div3的輸入完成3分頻，其他分頻時(shí)序圖與之相似。

當(dāng)分頻比要求在9～12范圍內(nèi)時(shí)，控制信號sel[3]＝0,sel[2]＝1，sel[1]＝1，由分頻器div2和分頻器div3構(gòu)成一個(gè)移位計(jì)數(shù)器，總的分頻比公式為n_total＝m2+m3，實(shí)現(xiàn)高速9～12分頻；分頻器div1處于掉電狀態(tài)，不工作，作為一個(gè)實(shí)施例，圖4為9分頻對應(yīng)的時(shí)序圖，輸入時(shí)鐘對初始輸出高電平平移4個(gè)周期后由分頻器div2輸出高電平，再由分頻器div3平移5個(gè)周期輸出，然后反饋到分頻器div2的輸入完成9分頻，其他分頻時(shí)序圖與之相似。

當(dāng)分頻比要求在13～16范圍內(nèi)時(shí)，控制信號sel[3]＝0,sel[2]＝0，cnt[2:0]＝000，由分頻器div1和分頻器div3構(gòu)成一個(gè)移位計(jì)數(shù)器，總的分頻比公式為n_total＝m1+m3，實(shí)現(xiàn)高速13～16分頻；分頻器div2處于掉電狀態(tài)，不工作，作為一個(gè)實(shí)施例，圖5為13分頻對應(yīng)的時(shí)序圖，輸入時(shí)鐘對初始輸出高電平平移8個(gè)周期后由分頻器div1輸出高電平，再由分頻器div3平移5個(gè)周期輸出，然后反饋到分頻器div1的輸入完成13分頻，其他分頻時(shí)序圖與之相似。

當(dāng)分頻比要求在17～20范圍內(nèi)時(shí)，控制信號sel[3]＝0,sel[2]＝1，sel[1]＝0，cnt[2:0]＝001，由分頻器div1、div2、div3構(gòu)成一個(gè)移位計(jì)數(shù)器，總的分頻比公式為n_total＝m1+m2+m3，實(shí)現(xiàn)高速17～20分頻，作為一個(gè)實(shí)施例，圖6為17分頻對應(yīng)的時(shí)序圖，輸入時(shí)鐘對初始輸出高電平平移8個(gè)周期后由分頻器div1輸出高電平，再由分頻器div2平移4個(gè)周期輸出，再由分頻器div3平移5個(gè)周期輸出，然后反饋到分頻器div1的輸入完成17分頻，其他分頻時(shí)序圖與之相似。

當(dāng)分頻比要求在21～24范圍內(nèi)時(shí)，控制信號sel[3]＝0,sel[2]＝0，cnt[2:0]＝010，由分頻器div1和分頻器div3構(gòu)成一個(gè)移位計(jì)數(shù)器，分頻器div2處于掉電狀態(tài)，總的分頻比公式為n_total＝2*m1+m3，實(shí)現(xiàn)高速21～24分頻，作為一個(gè)實(shí)施例，圖7為21分頻對應(yīng)的時(shí)序圖，輸入時(shí)鐘對初始輸出高電平平移8個(gè)周期，計(jì)數(shù)器counter計(jì)數(shù)分頻器div1的8分頻次數(shù)，由分頻器div1輸出高電平，再由分頻器div3移5個(gè)周期輸出，然后反饋到分頻器div1的輸入完成21分頻，其他分頻時(shí)序圖與之相似。

以此類推，當(dāng)分頻比要求大于24時(shí)，計(jì)數(shù)器counter計(jì)數(shù)增加，增加分頻器div1的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)，總的分頻比公式為n_total＝n*m1+(m2)+m3，同時(shí)在不同的分頻比要求下，選擇將分頻器div2接入移位計(jì)數(shù)器或斷開。

該高速可編程任意整數(shù)分頻器，只需要通過增加計(jì)數(shù)器counter的計(jì)數(shù)范圍，就能夠擴(kuò)展分頻范圍，實(shí)現(xiàn)任意整數(shù)分頻。

所提供的實(shí)施例完成了1-64之間的高速任意整數(shù)分頻。