一種時鐘分頻的方法及其實現電路的製作方法
2023-05-30 04:04:21 1
專利名稱：一種時鐘分頻的方法及其實現電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及時鐘分頻技術，特別涉及對時鐘脈衝的一種分數分頻方法及其實現電路。
背景技術：
隨著通訊設備功能的不斷增強，其複雜度也不斷增加，因此，對系統時鐘進行穩定可靠的分配和管理就成為系統穩定性的一個關鍵點。在現有技術中，傳統的系統時鐘單元設計採用多個鎖相環(PLL)來解決系統所需的多種頻率時鐘的問題，參見圖1所示鎖相環電路框圖，利用該電路中的分頻器1和分頻器2能夠對參考時鐘進行整數倍的分頻，採用此種方法，很容易得到參考時鐘整數倍分之一的時鐘，但如果想要能得到系統所需的任意頻率時鐘，則需要繁瑣的算法以及複雜的分頻過程，由於需要多個鎖相環進行分頻，電路設計將相當複雜，且模擬、數字電路混合設計，增加了本身就非常複雜的通訊設備的不穩定性。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種時鐘分頻方法，使其能實現對源時鐘進行分頻以得到任意頻率的時鐘。
本發明的另一目的在於提供一種分數分頻電路，在簡化系統時鐘分頻電路設計的同時，完成對系統時鐘分頻，且實現簡單。
所謂分數分頻是通過一種特殊的分頻電路實現的，在此電路中，分頻比按照某種規律不停地變化，從長期的角度來看，對源時鐘進行多次有規律的分頻就相當於對源時鐘進行了平均分頻數的分頻，所謂平均分頻數就是分頻總數除以分頻總次數得到的數值，這就是分數分頻。舉例來說，對源時鐘進行1次8分頻，3次9分頻，如此循環下去，則從整個過程的角度來看，相當於對源時鐘進行了 分頻，即該過程的平均分頻數。同理，在其它的分頻過程中，也可以通過此種方法對源時鐘進行任意分頻，以得到任意頻率的時鐘。
本發明的時鐘分頻方法具體包括以下步驟a.根據當前源時鐘頻率和用戶需求的目標時鐘頻率計算出至少兩個對源時鐘進行分頻的模值及每個模值的分頻次數；b.通過對步驟a所述的以每個模所進行的分頻分別進行計數，並按照步驟a所述的分頻次數進行控制，得到目標時鐘。
其中，源時鐘頻率與目標時鐘頻率比值的整數部分等於1時，所述步驟a包括a11.計算出當前源時鐘頻率與用戶需求的目標時鐘頻率的差值，計算當前源時鐘頻率與此差值的比值，取該比值的整數部分為第一分頻模值，將該比值的整數部分加上預先設定的正整數，得到第二分頻模值；a12.取步驟a11所述比值的分數部分，用步驟a11中所述預先設定的正整數減去此分數，將所得結果除以此分數，得到一分數形式結果；a13.將步驟a12所述分數形式結果的分子分母進行約分，所得分子設定為步驟a11所述第一分頻的分頻次數，所得分母設定為步驟a11所述的第二分頻的分頻次數。
其中，在步驟b中所述得到目標時鐘為用所述輸出脈衝在源時鐘的下降沿上均勻扣除源時鐘。
其中，該方法進一步包括觸發器使輸出脈衝相對於源時鐘的下降沿上延時固定時間。
其中，源時鐘頻率與目標時鐘頻率的比值的整數部分大於1時，所述步驟a包括a21.計算當前源時鐘頻率與用戶需求的目標時鐘的頻率的比值，取該比值的整數部分為第一分頻模值，將該比值的整數部分加上預先設定的正整數，得到第二分頻模值；a22.取步驟a21所述比值的分數部分，用步驟a21中所述的預先設定的正整數減去此分數，將所得結果除以此分數，得到一分數形式結果；a23.將步驟a22所述分數形式結果的分子分母進行約分，所得分子為步驟a21所述的第一分頻的分頻次數，所得分母為步驟a21所述的第二分頻的分頻次數。
在本發明中，時鐘分頻電路包括模可置計數器，用於對輸入的源時鐘進行模分頻，輸出目標時鐘，並在每次模分頻後，向模桌球計數器輸出一個計數脈衝；模桌球計數器，用於根據對輸入的計數脈衝計數來控制模選擇信號發生電平的翻轉；模選擇器，用於根據模選擇信號選定預先設定的模值，並將選定模值輸入模可置計數器。
其中，來自系統的幀脈衝信號直接輸入所述模可置計數器和模桌球計數器的復位端。
其中，所述桌球計數器中設置有通過源時鐘頻率和目標時鐘頻率計算所得的至少兩個分頻次數；所述模選擇器中設置有通過源時鐘頻率和目標時鐘頻率計算所得的至少兩個模分頻的模值。
可見，在本發明中，利用固定的計算方法預先計算得到分頻值和其所對應的分頻次數，將得到的這些數據預先設定到實現電路中的模選擇器和模桌球計數器中，實現電路中的模可置計數器對輸入的源時鐘進行模值分頻，桌球計數器控制模值分頻的次數，如此，模可置計數器即可輸出所需的時鐘。該方法通過分數分頻的方法得到系統所需的任意頻率的時鐘，且該方法的實現電路設計簡單，簡化了系統時鐘單元的設計，降低了系統成本。
圖1為傳統的鎖相環電路框圖。
圖2為本發明的分數分頻電路原理圖。
圖3為本發明中扣脈衝時序圖。
具體實施例方式
本發明通過計算得到分數分頻過程中的分頻數及其分頻次數，將得到的這些參數數值輸入分數分頻電路的相應器件中，分數分頻電路在這些參數的控制下對源時鐘進行分頻，並輸出得到所需時鐘頻率。
該方法的具體實現是a.根據當前源時鐘頻率和用戶需求的目標時鐘頻率計算出至少兩個對源時鐘進行分頻的模值及每個模值的分頻次數；b.通過對步驟a所述的以每個模所進行的分頻分別計數，並按照a所述的分頻次數進行控制，得到目標時鐘。
下面參見附圖和具體實施例，對本發明進行詳細地描述在本發明實例中，輸入源時鐘頻率為f0，所需時鐘頻率為fx，設定f0與fx的比值為k，即k＝f0/fx(1)當k的整數部分大於1時，取k的整數部分為m，計算並得到m+1，由此得到對源時鐘進行分頻的第一、第二分頻模值。取k的分數部分為n，利用公式(2)計算得到一個分數形式的計算結果1-nn---(2)]]>將該計算結果的分子分母進行約分，所得分子即為m的分頻次數a，所得分母即為m+1的分頻次數b。其中，m還可以加上預先設定的任意一個正整數得到第二分頻模值，相應的，在公式(2)中，分子部分需要用該正整數減去n進行計算。
當k的整數部分為1時，本方法通過公式(3)計算得到fyfy＝f0-fx(3)在此處，將直接獲得fx轉換為通過fy間接獲得，其中，fy作為對源時鐘進行扣脈衝的置零脈衝。參見圖3所示的扣脈衝時序圖，在本實施例中，在源時鐘的下降沿位置產生頻率為fy的置零脈衝，用該脈衝去扣除源時鐘脈衝，從而得到所需時鐘fx，其中，在產生置零脈衝的過程中，利用觸發器使置零脈衝相對與源時鐘的下降沿延長固定的一段時間，以避免扣脈衝過程中毛刺的產生。因此，fy即為上述分數分頻計算方法中的fx，以下步驟按照上述的計算方法計算得到參數值m、m+1、a和b。
參見圖2所示，本發明的分數分頻電路原理圖，將計算得到的參數值a和b置於所示電路中的模桌球計數器中，將參數值m和m+1置於模選擇器中。
在該電路中，至少包括模可置計數器、模桌球計數器和模選擇器，其中，模可置計數器中的模值可以進行切換，模桌球計數器中預先設定了分數分頻過程中m分頻的次數a和m+1分頻的次數b，模選擇器中預先設定了分數分頻過程中的兩個分頻值m和m+1；以上兩個計數器以源時鐘為工作時鐘，以來自系統的幀脈衝信號輸入其復位端，以使產生的所需時鐘的相位與其它分頻電路產生的所需時鐘相位一致。
源時鐘脈衝輸入模可置計數器，該模可置計數器用當前模值m對源時鐘脈衝進行分頻，每進行一次分頻，該模可置計數器輸出一個計數脈衝至模桌球計數器，在本實施例中，該計數脈衝為計數滿溢出脈衝，在該模桌球計數器中，當輸入到該模桌球計數器的滿溢出脈衝發生a次後，該模桌球計數器輸出的模選擇信號電平發生翻轉，該模選擇信號輸入模選擇器，該模選擇器將當前模值m切換為另一模值m+1，模選擇器將該模值輸入到模可置計數器中，將模可置計數器模值的模值切換為m+1，模可置計數器以m+1為模對源時鐘脈衝進行分頻，同理，每進行一次分頻輸出一個計數滿溢出脈衝到模桌球計數器，當該計數滿溢出脈衝發生b次後，模桌球計數器輸出的模選擇信號電平發生翻轉，使得模選擇器輸出的模值由m+1切換到m，實現對模可置計數器模值的切換，...，如此往復，模可置計數器輸出經過分數分頻得到的所需時鐘。
在本發明實例中，根據源時鐘頻率和所需時鐘頻率，利用固定的計算公式(1)～(3)預先計算得到兩個分頻值和這兩個分頻值分別對應的分頻次數。在具體實現電路中，用模可置計數器實現對源時鐘的分頻，模桌球計數器控制模可置計數器的兩個模置各自的分頻次數，並通過輸出的模選擇信號的電平翻轉控制模選擇器的輸出模值，實現模可置計數器兩個模置的往復切換，模可置計數器對源時鐘進行a次m分頻和b次m+1分頻，如此，得到所需時鐘。該方法成功實現了對源時鐘的分頻，且電路實現簡單，大大簡化了系統時鐘的設計。
權利要求
1.一種時鐘分頻的方法，其特徵在於該方法至少包括以下步驟a.根據當前源時鐘頻率和用戶需求的目標時鐘頻率計算出至少兩個對源時鐘進行分頻的模值及每個模值的分頻次數；b.通過對步驟a所述的以每個模所進行的分頻分別進行計數，並按照步驟a所述的分頻次數進行控制，得到目標時鐘。
2.根據權利要求1所述的時鐘分頻方法，其特徵在於源時鐘頻率與目標時鐘頻率比值的整數部分等於1時，所述步驟a包括a11.計算出當前源時鐘頻率與用戶需求的目標時鐘頻率的差值，計算當前源時鐘頻率與此差值的比值，取該比值的整數部分為第一分頻模值，將該比值的整數部分加上預先設定的正整數，得到第二分頻模值；a12.取步驟a11所述比值的分數部分，用步驟a11中所述預先設定的正整數減去此分數，將所得結果除以此分數，得到一分數形式結果；a13.將步驟a12所述分數形式結果的分子分母進行約分，所得分子設定為步驟a11所述第一分頻的分頻次數，所得分母設定為步驟a11所述的第二分頻的分頻次數。
3.根據權利要求2所述的時鐘分頻方法，其特徵在於在步驟b中所述得到目標時鐘為用所述輸出脈衝在源時鐘的下降沿上均勻扣除源時鐘。
4.根據權利要求3所述的時鐘分頻方法，其特徵在於該方法進一步包括觸發器使輸出脈衝相對於源時鐘的下降沿上延時固定時間。
5.根據權利要求1所述的時鐘分頻方法，其特徵在於源時鐘頻率與目標時鐘頻率的比值的整數部分大於1時，所述步驟a包括a21.計算當前源時鐘頻率與用戶需求的目標時鐘的頻率的比值，取該比值的整數部分為第一分頻模值，將該比值的整數部分加上預先設定的正整數，得到第二分頻模值；a22.取步驟a21所述比值的分數部分，用步驟a21中所述的預先設定的正整數減去此分數，將所得結果除以此分數，得到一分數形式結果；a23.將步驟a22所述分數形式結果的分子分母進行約分，所得分子為步驟a21所述的第一分頻的分頻次數，所得分母為步驟a21所述的第二分頻的分頻次數。
6.一種分頻電路，其特徵在於該電路包括模可置計數器，用於對輸入的源時鐘進行模分頻，輸出目標時鐘，並在每次模分頻後，向模桌球計數器輸出一個計數脈衝；模桌球計數器，用於根據對輸入的計數脈衝計數來控制模選擇信號發生電平的翻轉；模選擇器，用於根據模選擇信號選定預先設定的模值，並將選定模值輸入模可置計數器。
7.根據權利要求6所述的分頻電路，其特徵在於來自系統的幀脈衝信號直接輸入所述模可置計數器和模桌球計數器的復位端。
8.根據權利要求6所述的分頻電路，其特徵在於所述桌球計數器中設置有通過源時鐘頻率和目標時鐘頻率計算所得的至少兩個分頻次數；所述模選擇器中設置有通過源時鐘頻率和目標時鐘頻率計算所得的至少兩個模分頻的模值。
全文摘要
本發明公開了一種時鐘分頻的方法，該方法包括以下步驟a)根據當前源時鐘頻率和用戶需求的目標時鐘頻率計算出至少兩個對源時鐘進行分頻的模值及每個模值的分頻次數；b)通過對步驟a所述的兩個模進行計數，並按照a所述的分頻次數進行控制，得到目標時鐘。本發明還同時公開了一種分頻電路，該電路至少包括模可置計數器、模桌球計數器和模選擇器，模桌球計數器中有計算得到的分頻次數，模選擇器中有計算得到的模可置計數器中的模值，模選擇器和模桌球計數器控制模可置計數器對源時鐘進行分頻，輸出得到目標時鐘。採用該時鐘分頻方法及電路能得到任意頻率的時鐘，其實現簡單方便。
文檔編號H03L7/00GK1485985SQ0213102
公開日2004年3月31日 申請日期2002年9月24日 優先權日2002年9月24日
發明者崔秀國 申請人:華為技術有限公司