[发明专利]奇数因子分频器和根据分频器输出信号操作的90度分相器

说明书

技术领域

本发明涉及一种按奇数除法因子操作的分频器，尤其涉及一种产生占空率为1/2的分频输出信号的奇数因子分频器，并且涉及一种按这种分频器产生的输出信号工作的90°分相器。

背景技术

在已有技术中，奇数因子分频器类型是众所周知的，多个主辅D型触发器(下称MSD-FF)能级联在一起以公共时钟信号操作，产生的最后输出信号的频率等于时钟信号频率除以某一奇数。

首先简单说明一下MSD-FF操作。图6A示出主D型锁存器9和辅D型锁存器10，二者级联构成MSD-FF。图6B是该MSD-FF操作的时序图，图6C、6D分别为主、辅D型锁存器9与10的真值表。如图6C的真值表所示，在主D型锁存器9的/G端处于L电平时，D端输入信号呈现为Q端输出，即为信号MQ。当主D型锁存器/G端处于H电平时，Q端输出保持不变(本文中用/符号表示逻辑非符号)。在辅D型锁存器如图6D真值表所示的情况下，当G端为H电平时，加到D输入端的信号电平呈现在Q输出端，而当G端为L电平时，Q端输出电平不变。结果，在主辅D型锁存器级联构成MSD-FF的情况下，当时钟信号(CK)上升沿出现时，加到触发器D输入端的输入信号电平就出现在触发器Q输出端，而当时钟信号后继的上升沿出现时，Q输出端电平不变。

图7示出除法因子为(2n+1)的已有技术奇数因子分频器的结构，其中n为自然数。如图所示，(n-1)级MSD-FF级联，对各级加同样的时钟信号。得到的D端输入信号与末级MSD-FF的Q端输出信号的逻辑非和作为或非门11的输出信号，把它作为输入信号加给始级MSD-FF的D端。末级MSD-FF的Q端输出构成分频器的最后输出信号。

下面把一分频电路称为“因子N分频器”，该分频电路的输出信号的频率为作为时钟信号提供的信号频率的1/N，N为自然数。

下面描述这种已有技术奇数因子分频器的操作情况，为简化起见，假定n为1(N＝2n+1)，即作1/3分频。这种情况的电路结构如图8所示，有两级MSD-FF1和MSD-FF2，结合在一起的或非门导出这些触发器Q端输出信号的逻辑非和。为便于同下述的电路结构作比较，图示各MSD-FF由主辅D型锁存器构成。

利用图9的时序图描述操作，假定起初各MSD-FF的Q输出端均为L电平，故或非门输出信号处于H电平。在该状态中，当时钟信号CK接着由H变为L电平时，MSD-FF1第一级的输出信号M1就变为H电平。然后，当时钟信号CK由L变为H电平时，MSD-FF1第二级的输出信号S1则变为H电平，故或非门输出变为L电平。此时，MSD-FF1的主D型锁存器处于这种状态，因而Q输出端状态保持存贮，信号M1保持H电平。接下来，当时钟信号CK返回L电平时，维持信号S1的H电平状态，信号M2(MSD-FF2第一级输出)变为H电平。当时钟信号CK再变H电平时，信号S1变为L电平，而输出信号OUT(MSD-FF2第二级产生)变为H电平。在下一次时钟信号CK变L电平时，就返回上述的初始状态。以后，重复执行上述一系列操作。输出信号OUT的占空率为1/3。在图7所示1/(2n+1)分频器中，输出信号OUT的占空率为n/(2n+1)。

在有些场合中，在移动无线电设备中用于调制与解调的本振信号，通过对频率合成器等信号源产生的信号分频而得到。在作正交调制与正交解调时，不用单一的本振信号，必须使用一对相位差为90度的信号。为简化描述，下面把一高频信号称为本振信号，该高频信号通过分频与移相操作，得到一对在无线电设备中用于正交调制与解调的信号。

图10A示出一例由主D型锁存器12与13构成的因子2分频器，它被用作分相电路产生这样一对相位差90度的信号，而图10B是图10A电路工作的时序图。相位差90°的输出信号分别定为MQ与SQ。从时序图可知，为保证信号MQ、SQ正确地相差90°，输入信号CK(即在上述移动无线电设备情况下，为本振信号)的占空率必须为1/2。

例如，假定本振信号的频率是调制频率的6倍，为获得施加给图10A分相电路合适的时钟信号频率，应把本振信号频率除以3。利用已有技术类型的因子3分频器，输出信号的占空率为1/3，若要把该输出信号应用于图10A形式的90°分相电路，就无法得到一对相位差正确地为90°的输出信号。