DE69820326T2 - Frequenzteiler - Google Patents

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DE69820326T2
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frequency divider
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David Canard
Vincent Fillatre
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03JTUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J5/00Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner
    • H03J5/02Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner with variable tuning element having a number of predetermined settings and adjustable to a desired one of these settings
    • H03J5/0245Discontinuous tuning using an electrical variable impedance element, e.g. a voltage variable reactive diode, in which no corresponding analogue value either exists or is preset, i.e. the tuning information is only available in a digital form
    • H03J5/0272Discontinuous tuning using an electrical variable impedance element, e.g. a voltage variable reactive diode, in which no corresponding analogue value either exists or is preset, i.e. the tuning information is only available in a digital form the digital values being used to preset a counter or a frequency divider in a phase locked loop, e.g. frequency synthesizer
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K23/00Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains
    • H03K23/40Gating or clocking signals applied to all stages, i.e. synchronous counters
    • H03K23/50Gating or clocking signals applied to all stages, i.e. synchronous counters using bi-stable regenerative trigger circuits
    • H03K23/54Ring counters, i.e. feedback shift register counters
    • H03K23/542Ring counters, i.e. feedback shift register counters with crossed-couplings, i.e. Johnson counters

Description

  • Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung entsprechend der Einleitung von Anspruch 1.
  • Eine integrierte Schaltung mit einem Frequenzteiler wird in dem Artikel „Frequency dividers for ultra-high frequencies" von Herrn W. D. Kasperkovitz beschrieben, erschienen in der Philips Technical Review 38 54–68, 1978/79 Nr. 2. Dieser Artikel beschreibt die Architektur eines mit ECL-Technologie angefertigten Speicher-Flipflops sowie einen Halbierer, der zwei dieser Flipflops verwendet. Diese enthalten jeweils einen ersten und einen zweiten Transistor zur Bildung eines ersten Differenzialpaars, deren Emitter zusammen über eine Stromquelle mit einer negativen Versorgungsquelle verbunden sind und deren Basen den symmetrischen Uhreingang des Speicher-Flipflops bilden. Jeder Speicher-Flipflop enthält außerdem einen dritten und einen vierten Transistor zur Bildung eines zweiten Differenzialpaars, dessen Emitter zusammen mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden sind, dessen Basen den symmetrischen Dateneingang des Speicher-Flipflops bilden und dessen Kollektoren über Ladewiderstände mit einer positiven Versorgungsklemme verbunden sind. Jeder Speicher-Flipflop enthält schließlich einen fünften und einen sechsten Transistor zur Bildung eines dritten Differenzialpaars, dessen Emitter zusammen mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden sind, dessen Basen jeweils mit den Kollektoren des vierten und dritten Transistors verbunden sind und dessen Kollektoren jeweils mit den Kollektoren des dritten und vierten Transistors verbunden sind.
  • Der in diesem Artikel beschriebene Halbierer enthält zwei dieser Flipflops. Der Datenausgang des ersten Speicher-Flipflops ist mit dem Dateneingang des zweiten Speicher-Flipflops verbunden, wobei der Datenausgang des zweiten Speicher-Flipflops über eine Kreuzung an den Dateneingang des ersten Speicher-Flipflops angeschlossen ist, der Datenausgang des zweiten Speicher-Flipflops in dieser Ausführungsform den Ausgang der Frequenzteilerschaltung bildet, der Uhreingang des ersten Speicher-Flipflops mit einem Eingang der Frequenzteilerschaltung verbunden ist und der Uhreingang des zweiten Speicher-Flipflops über eine Kreuzung an den besagten Eingang angeschlossen ist. Es ist möglich, solch einen Halbierer für den Bau einer Frequenzteilerschaltung mit einem Teilungsverhältnis eine Zahl gleich 2M zu verwenden, wobei M eine beliebige Ganzzahl ist, indem man in Kaskade M Halbierer entsprechend der zuvor beschriebenen Struktur anordnet, wobei der erste Halbierer an seinem Eingang ein Eingangssignal erhält, der Ausgang jedes Halbierers mit dem Eingang des folgenden Halbierers verbunden ist, abgesehen vom Ausgang des letzten Halbierers, der den Ausgang der Frequenzteilerschaltung bildet. Diese Struktur hat den Vorteil, mit sehr hohen Frequenzen arbeiten zu könne, d. h. wenn die Frequenz des Eingangssignals z. B. im Bereich der Gigahertz liegt. Sie weist allerdings größere Nachteile auf. Die in den Speicher-Flipflops jedes Halbierers enthaltenen Differenzialpaare schalten jede Halbperiode des Eingangssignals um. Dadurch entstehen an die Versorgungsklemmen jede Halbperiode des Eingangssignals jedes Halbierers abgegebene Stromspitzen. Diese Stromspitzen verursachen ein Rauschen, d. h. Störsignale, die sich über die gesamte integrierte Schaltung ausbreiten, da alle sie bildenden Bauteile direkt oder indirekt mit den Versorgungsklemmen verbunden sind. Dieses Rauschen weist ebenso viele Oberschwingungen auf, wie Halbierer in Kaskade angeordnet sind. Obwohl einige dieser Oberschwingungen nur wenig Einfluss auf die Arbeitsweise der integrierten Schaltung haben, können ihr andere besonders verhängnisvoll sein. Denn die hiervor beschriebene Struktur ermöglicht keine Teilung durch eine gerade Zahl, die kein Vielfaches von zwei ist.
  • Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile weitgehend zu beheben, indem ein Frequenzteiler vorgeschlagen wird, der ungeachtet des Teilungsverhältnisses zwischen seinem Eingangssignal und seinem Ausgangssignal ein einziges Störsignal mit einer einzigen Frequenz erzeugt, wobei für das besagte Verhältnis ein beliebiges Vielfaches von zwei gewählt werden kann.
  • Tatsächlich ist eine integrierte Schaltung mit einem Frequenzteiler entsprechend der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Frequenzteiler 2*N Speicher-Flipflops des zuvor erwähnten Typs enthält, wobei der Datenausgang des i-ten Speicher-Flipflops mit der Bezeichnung Flipflop von Rang i, für i = 1 bis 2*N – 1, mit dem Dateneingang des Flipflops von Rang i*1 verbunden ist, der Datenausgang des Flipflops von Rang 2*N über die Kreuzung an den Dateneingang des Flipflops von Rang 1 angeschlossen ist, der Datenausgang einer der Flipflops den Ausgang der Frequenzteilerschaltung bildet, der Uhreingang jedes Flipflops ungeraden Rangs mit dem Eingang der Frequenzteilerschaltung verbunden ist und der Uhreingang jedes Flipflops geraden Rangs über die Kreuzung an den besagten Eingang angeschlossen ist.
  • Die in solch einem Frequenzteiler enthaltenen Speicher-Flipflops erhalten alle ein selbes Eingangssignal oder seine Umkehrung. Folglich weist das an den Versorgungsklemmen erzeugte Rauschen nur eine einzige Oberschwingung auf, deren Frequenz gleich der zweifachen Frequenz des Eingangssignals des Frequenzteilers ist, und dies ungeachtet des mit seiner Hilfe erhaltenen Teilungsverhältnisses. Ein solcher Frequenzteiler bildet demnach einen Filter für Störsignale, der nur die Erzeugung einer einzigen Oberschwingung zulässt. Außerdem ermöglicht er eine Teilung des Wertes der Eingangsfrequenz durch eine beliebige gerade Zahl. Allerdings bezieht ein Teilungsverhältnis eines Wertes 2*N die Verwendung von 2*N Speicher-Flipflops ein. Im Vergleich mit einer Struktur, die sich aus bekannten, in Kaskade angeordneten Halbierern zusammensetzt, ist ein der Erfindung entsprechender Frequenzteiler demnach weniger Sparsam in Bezug auf die für seine Herstellung notwendige Siliziumfläche, sobald 2*N > 4. Demnach muss man die beiden Strukturen vorteilhaft im Rahmen eines selben Frequenzteiler miteinander verbinden, der dann eine Folge von in Kaskade angeordneten Halbierern aufweist, in die mindestens ein der Erfindung entsprechender Frequenzteiler eingefügt wird. Die von dem besagten Teiler in der Abfolge der bekannten Halbierer eingenommene Position legt die Oberschwingungen fest, die von diesem beseitigt werden.
  • Ein Frequenzteiler der hiervor beschriebenen Art kann im Rahmen eines programmierbaren Frequenzteiler angewandt werden. In einer ihrer Varianten schlägt Erfindung so eine integrierte Schaltung mit einem programmierbaren Frequenzteiler vor, versehen mit einem ersten Eingang für den Erhalt eines Signals mit einer so genannten Eingangsfrequenz, einem zweiten Eingang für den Erhalt eines so genannten Steuersignals und einem Ausgang, wobei der programmierbare Frequenzteiler enthält:
    • – einen ersten Frequenzteiler mit einem Eingang, der den Eingang des programmierbaren Frequenzteilers bildet, und einem Ausgang für die Abgabe eines Signals mit einer so genannten Zwischenfrequenz, deren Wert 2*P-mal kleiner als der der Eingangsfrequenz ist, wobei P eine vorbestimmte Ganzzahl ist,
    • – einen zweiten Frequenzteiler mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des ersten Frequenzteilers verbunden ist, und einem Ausgang, der den Ausgang des programmierbaren Frequenzteilers bildet und dafür bestimmt ist, ein Signal mit einer so genannten Ausgangsfrequenz abzugeben, deren Wert K-mal kleiner als der der Zwischenfrequenz ist, wobei K eine reelle Zahl ist, deren Wert vom Wert des Steuersignals festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenn P größer oder gleich groß wie N ist, der erste Frequenzteiler mindestens eine Frequenzteiler der weiter oben beschriebenen Art.
  • Die vorhandenen Frequenzteiler entsprechend der Erfindung, sinnig im Rahmen des ersten Frequenzteiler angeordnet, ermöglicht die Filterung der Störsignale, deren Frequenzen am verhängnisvollsten sind, wie in der weiteren Beschreibung ersichtlich wird.
  • Frequenzauswahleinrichtung, die u. a. in Fernsehempfängern für die Auswahl der Funksignale verwendet werden, verwenden programmierbare Frequenzteiler insbesondere in so genannten Phasenverriegelungsschleifen, um die Auswahl eines bestimmten Funksignals zu ermöglichen.
  • Die Erfindung betrifft somit auch eine Auswahleinrichtung mit einem so genannten Signaleingang für den Erhalt eines Funksignals, einem zweiten so genannten Steuereingang für den Erhalt eines Steuersignals, das die Frequenz eines auszuwählenden Funksignals definiert, und einem Ausgang, wobei die Einrichtung enthält:
    • – einen Oszillator mit einem so genannten Regeleingang und einem Ausgang für die Abgabe eines Signals, dessen Frequenz vom Wert eines seinem Regeleingang zugeführten Signals abhängt,
    • – einen Mischer mit einem ersten Eingang, der den Signaleingang der Einrichtung bildet, einem zweiten Eingang, mit dem Ausgang des Oszillators verbunden, und einem Ausgang, der den Ausgang der Einrichtung bildet, dafür bestimmt, ein Signal abzugeben, dessen Frequenz gleich der Differenz zwischen der Frequenz des an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals und des an seinem zweiten Eingang erhaltenen Signals ist,
    • – einen programmierbaren Frequenzteiler mit einem ersten Eingang, mit dem Ausgang des Oszillators verbunden, einem zweiten Eingang, der den Eingang der Steuereinrichtung bildet, und einem Ausgang, dafür bestimmt, ein Signal abzugeben, dessen Frequenz vom Wert des Steuersignals definiert wird,
    • – einen Phasendetektor mit einem ersten Eingang für den Erhalt eines so genannten Bezugssignals, dessen Frequenz fest ist, und einem zweiten Eingang, mit dem Ausgang des Frequenzteilers verbunden, und einem mit dem Regeleingang des Oszillators verbundenen Ausgang und mit Verfahren versehen, um an seinem Ausgang ein Signal abzugeben, dessen Wert von der Differenz zwischen den Phasen seiner Eingangssignale abhängt, dadurch gekennzeichnete Einrichtung, dass der programmierbare Frequenzteiler der hiervor beschriebenen An entspricht.
  • Die verhängnisvollsten Oberschwingungen dieser Auswahleinrichtung sind insbesondere diejenigen mit Frequenzen, die gleich der Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators sind, gleich einem Viertel und einem Achtel der besagten Frequenz. Dank dieser Erfindung kann eine Filterung dieser Oberschwingungen erreicht werden.
  • Die Erfindung wird besser anhand der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsformen verstanden, die als nicht erschöpfendes Beispiel und hinsichtlich der beigefügten Zeichnungen gegeben werden, von denen:
  • 1 ein elektrischer Schaltplan ist, der einen bekannten, in ECL-Technologie angefertigten Speicher-Flipflop beschreibt,
  • 2 ein funktioneller Schaltplan ist, der einen bekannten Frequenzteiler beschreibt,
  • 3 ein funktioneller Schaltplan ist, der einen Frequenzteiler entsprechend der Erfindung beschreibt,
  • 4 ein Chronogrammsatz ist, der die Entwicklung der in einem Frequenzteiler entsprechend der Erfindung vorhandenen Signale beschreibt,
  • 5 ein funktioneller Schaltplan ist, der einen programmierbaren Frequenzteiler nach einer Variante der Erfindung beschreibt,
  • 6 ein funktioneller Schaltplan ist, der eine Auswahleinrichtung beschreibt, die einen programmierbaren Frequenzteiler entsprechend der Erfindung einsetzt.
  • 1 zeigt schematisch einen bekannten, in ECL-Technologie angefertigten Speicher-Flipflop DL. Dieser Speicher-Flipflop DL enthält einen ersten und einen zweiten Transistor T1 und T2, der ein erstes Differenzialpaar bildet, dessen Emitter zusammen über eine Stromquelle, die zur Abgabe eines Stroms IS bestimmt ist, mit einer negativen Versorgungsquelle verbunden sind, die hier von der Masse der Schaltung gebildet wird, und deren Basen einen symmetrischen Uhreingang Ck des Speicher-Flipflops DL bilden. Der Speicher-Flipflop DL enthält außerdem einen dritten und einen vierten Transistor T3 und T4 zur Bildung eines zweiten Differenzialpaars, dessen Emitter zusammen mit dem Kollektor des ersten Transistors T1 verbunden sind, dessen Basen einen symmetrischen Dateneingang Din des Speicher-Flipflops DL bilden und dessen Kollektoren über Ladewiderstände RC mit einer positiven Versorgungsklemme VCC verbunden sind. Der Speicher-Flipflop DL enthält schließlich einen fünften und einen sechsten Transistor T5 und T6 zur Bildung eines dritten Differenzialpaars, dessen Emitter zusammen mit dem Kollektor des zweiten Transistors T2 verbunden sind, dessen Basen jeweils mit den Kollektoren des vierten und dritten Transistors T4, T3 verbunden sind und dessen Kollektoren jeweils mit den Kollektoren des dritten und vierten T3, T4 Transistors verbunden sind und so einen symmetrischen Datenausgang Dout des Speicher-Flipflops DL bilden.
  • Wenn der Uhreingang Ck ein positive Uhrsignal erhält, ist der erste Transistor T1 leitend, während der zweite Transistor T2 gesperrt ist. Der erste Transistor T1 aktiviert dann das zweite Differenzialpaars, d. h., dass der Zustand des dritten und vierten Transistors T3 und T4, die es bilden, vom Zustand eines Signals bestimmt wird, welches man dem Dateneingang Din des Speicher-Flipflops DL zuführt. Wenn dieses Datensignal z. B. positiv ist, leitet der dritte Transistor T3, während der vierte Transistor T4 gesperrt ist. Der Speicher-Flipflop DL gibt dann an seinem Datenausgang Dout ein positives Signal ab. Wenn das Uhrsignal negativ wird, wird das zweite Transistorpaar T3, T4 deaktiviert, denn der erste Transistor T1 ist gesperrt, aber da der zweite Transistor T2 dann leitend ist wird das dritte Transistorenpaar T5, T6 aktiviert. Das Potenzial des Kollektors des dritten Transistors T3 wird dann der Basis des sechsten Transistors T6 zugeführt, während das des vierten Transistors T4 der Basis des fünften Transistors T5 zugeführt wird. Der fünfte und sechste Transistor T5 und T6 sind in diesem Fall demnach jeweils leitend und gesperrt, wenn das Uhrsignal negativ wird, nachdem der Dateneingang Din während einem positiven Zustand des Uhrsignals ein positives Signal erhalten hat. Das vom Speicher-Flipflop DL an seinem Datenausgang Dout abgegebene Signal bleibt demnach positiv. Das Signal, welches dem Dateneingang Din des Speicher-Flipflops DL zugeführt wurde, wird demnach mindestens während einem dem besagten Speicher-Flipflop zugeführten Signalzyklus gespeichert. Eine in jeder Hinsicht ähnliche Überlegung kann angestrengt werden, falls dem Dateneingang Din des Speicher-Flipflops DL ein negatives Signal zugeführt werden würde.
  • Man stellt folglich fest, dass während einem positiven Zustand des Uhrsignals der erste Transistor T1 leitet, und dass während einem negativen Zustand des Uhrsignals der zweite Transistor T2 leitet. Dies bedeutet, dass während einem selben Zyklus des Uhrsignals des zweite und dritte Differenzialpaar abwechseln aktiviert werden, indem jeweils der erste oder der zweite Transistor leitend gemacht werden. Die Übergänge zwischen der Aktivierung eines dieser Differenzialpaare und der Deaktivierung des anderen bewirkt das Auftreten von Störsignalen an den Versorgungsklemmen, wobei die Frequenz der Störsignale gleich der zweifachen Frequenz des Uhrsignals ist.
  • 2 zeigt schematisch einen bekannten Vierteiler, gebildet aus zwei in Kaskade angeordneten Halbierern DIV/2, von denen jeder zwei Speicher-Flipflops DL1 und DL2 wie hiervor beschrieben einsetzt. Im Rahmen jedes dieser Halbierer DIV/2 ist der Ausgang Dout des ersten Flipflops DL1 mit dem Dateneingang Din des zweiten Flipflops DL2 verbunden, wobei der Datenausgang Dout des zweiten Speicher-Flipflops DL2 über die Kreuzung mit dem Dateneingang Din des ersten Flipflops DL1 verbunden ist und der Datenausgang Dout des zweiten Flipflops in dieser Ausführungsform den Ausgang des Halbierers DIV/2 bildet. Der Uhreingang Ck des ersten Flipflops DL1 ist mit dem Eingang des Halbierers DIV/2 verbunden, wobei der Uhreingang Ck des zweiten Flipflops DL2 über die Kreuzung mit dem besagten Eingang verbunden ist. Die beiden Halbierer DIV/2 sind in Kaskade angeordnet, wobei der erste Halbierer DIV/2 an seinem Eingang ein Eingangssignal IN erhält, der Ausgang des besagten ersten Halbierers mit dem Eingang des zweiten Halbierers DIV/2 verbunden ist, dessen Ausgang den Ausgang OUT der Frequenzteilerschaltung bildet. Diese Struktur hat den Vorteil, mit sehr hohen Frequenzen arbeiten zu könne, d. h. wenn die Frequenz des Eingangssignals z. B. im Bereich der Gigahertz liegt. Dies ist auf die Schaltgeschwindigkeit der bipolaren Transistoren zurückzuführen, die die Speicher-Flipflops DL in ECL-Technologie bilden. Sie weist allerdings Nachteile in Bezug auf Rauschen auf. So schalten wie zuvor dargelegt die in den Speicher-Flipflops DL1, DL2 jedes Halbierers DIV/2 jede Halbperiode des Eingangssignals um. Wenn die Frequenz des dem Eingang IN des ersten Halbierers DIV/2 zugeführten Signals mit Fin bezeichnet wird, erzeugen die Differenzialpaare des zweiten Halbierers DIV/2 ein Störsignal mit der Frequenz 2*Fin an den Versorgungsklemmen, während die Differenzialpaare des zweiten Halbierers DIV/2, der an seinem Eingang ein Signal erhält, dessen Frequenz gleich Fin/2 ist, ein Störsignal mit der Frequenz Fin an den Versorgungsklemmen erzeugen. Diese Störsignale breiten sich über die gesamte integrierte Schaltung aus, da alle sie bildenden Bauteile direkt oder indirekt mit den Versorgungsklemmen verbunden sind. Dieses Störsignale verursachen ein Rauschen, welches hier somit zwei Oberschwingungen aufweist, deren Frequenzen jeweils 2*Fin und Fin sind. Schließlich wird deutlich ersichtlich, dass die hiervor beschriebene Struktur nicht eine Teilung durch eine gerade Zahl zulässt, die nicht ein vielfaches von zwei ist, da die Kaskadenanordnung von M Halbierern des hiervor beschriebenen Typs ein Teilungsverhältnis gleich 2M zwischen dem Wert der Frequenz des an ihren Eingang IN geführten Signals und dem der Frequenz des an ihrem Ausgang OUT abgegebenen Signals ergibt.
  • 3 zeigt schematisch einen der Erfindung entsprechenden Frequenzteiler DIV/4, mit einem symmetrischen Eingang IN für den Erhalt einer Frequenz Fin und einem symmetrischen Ausgang OUT versehen, um ein Signal mit einer Frequenz Fout abzugeben, deren Wert 4-mal kleiner als die erste Frequenz Fin ist. Dieser Frequenzteiler DIV/4 setzt sich aus Speicher-Flipflops zusammen, in ECL-Technologie gefertigt wie hiervor beschrieben, jeweils ausgestattet mit einem symmetrischen Dateneingang Di (für i = 1 bis 4), einem symmetrischen Uhreingang Ck und einem symmetrischen Datenausgang Qi (für i = 1 bis 4). Der Datenausgang Qi des i-ten Speicher-Flipflops mit der Bezeichnung Flipflop von Rang i, ist für i = 1 bis 3 mit dem Dateneingang Di + 1 des Flipflops von Rang i + 1 verbunden. Der Datenausgang Q4 des Flipflops von Rang 4 ist über die Kreuzung an den Dateneingang D1 des Flipflops von Rang 1 angeschlossen. Der Datenausgang Q4 bildet hier den Ausgang der Frequenzteilerschaltung DIV/4. Der Uhreingang Ck jedes Flipflops ungeraden Rangs DL1, DL3 ist mit dem Eingang IN der Frequenzteilerschaltung DIV/4 verbunden, während der Uhreingang Ck jedes Flipflops geraden Rangs DL2, DL4 über die Kreuzung an den besagten Eingang angeschlossen ist.
  • 4 ist ein Chronogrammsatz, um die Arbeitsweise eines Frequenzteiler zu veranschaulichen. Wenn man z. B. einen Initialzustand wählt, in dem der Ausgang Q4 des vierten Flipflops DL4 negativ ist, wenn das dem Eingang IN des Teilers zugeführte Signal negativ ist, bedeutet dies, dass das am Dateneingang D1 des ersten Flipflops DL1 vorhandene Signal positiv ist. Wenn das Eingangssignal positiv wird, dupliziert der erste Flipflop DL1 den seinem Dateneingang D1 zugewiesenen positiven Zustand auf seinen Datenausgang Q1. Dieser positive Zustand wird dann an den Dateneingang D2 des zweiten Flipflops DL2 übertragen. Wenn das Eingangssignal negativ wird, speichert der erste Flipflop DL1 den zuvor seinem Dateneingang D1 zugewiesenen positiven Zustand und gibt ihn an seinem Datenausgang Q1 wieder aus. Der zweite Flipflop DL2 dupliziert den positiven, seinem Dateneingang D2 zugewiesenen positiven Zustand an seinen Datenausgang Q2. Dieser positive Zustand wird dann an den Dateneingang D3 des dritten Flipflops DL3 übertragen. Dieses Verfahren wiederholt sich, bis der vierte Flipflop DL4 einen zuvor seinem Dateneingang D4 zugewiesenen positiven Zustand an seinen Datenausgang Q4 dupliziert. Das am Dateneingang D1 des ersten Flipflops DL1 vorhandene Signal wird dann negativ, und beim nächsten positiven Zustand des Eingangssignals des Teilers gibt der erste Flipflop DL1 den seinem Dateneingang D1 zugewiesenen negativen Zustand an seinem Datenausgang Q1 wieder aus. Dieser negative Zustand breitet sich dann über den Teiler nach einem zu dem zuvor beschriebenen identischen Verfahren aus. Man stellt demnach fest, dass jeder der Ausgänge Qi der Speicher-Flipflops DLi (für i = 1 bis 4) ein periodisches Signal abgibt, dessen Periode viermal länger als die des dem Eingang des Frequenzteilers zugeführten Signals ist, was dem gleichkommt, zu sagen, dass die Frequenz jedes dieser Ausgangssignale gleich Fin/4 ist, wenn Fin der Frequenz des dem Eingang des Frequenzteilers zugeführten Signals entspricht. Dagegen schalten aufgrund der Tatsache, dass alle Flipflops DLi (für i = 1 bis 4) ein selbes Eingangssignal oder seine Umkehrung erhalten, alle beide der Frequenz Fin, alle in dem Frequenzteiler enthaltenen Differenzialpaare auf synchrone weise zweimal im Laufe jeder Periode des Eingangssignals um und erzeugen demnach nur ein einziges Störsignal der Frequenz 2*Fin an den Versorgungsklemmen. Mehr allgemein ermöglicht die Struktur des Frequenzteilers entsprechend der Erfindung demnach die Entfernung der Störsignale, deren Frequenzen unter der zweifachen Frequenz des Signals liegt, das er an seinem Eingang erhält, ungeachtet der Anzahl Speicher-Flipflops, die er enthält. Außerdem ist es angesichts der soeben gegebenen Beschreibung der Funktionsweise eines Vierteilers offensichtlich, dass eine ähnliche Struktur mit einer beliebigen Anzahl 2*N Speicher-Flipflops den Erhalt eines Teilungsverhältnisses gleich 2*N ermöglicht, was es demnach ermöglicht, andere Teilungsverhältnisse als Vielfache von zwei zu erhalten. Auch bemerkt man, dass ein Frequenzteiler entsprechend der Erfindung an jedem Ausgang der 2*N Speicher-Flipflops, die er enthält, 2*N nacheinander in der Phase um einen Wert ?/(2*N) verschobene Signale erzeugt. Diese Eigenschaft kann in einigen Anwendungen vorteilhaft genutzt werden, wo die Teilungsfrequenz zum Erzeugen von phasenverschobenen Signalen verwendet wird.
  • 5 zeigt schematisch einen programmierbaren Frequenzteiler DIV nach einer Variante der Erfindung, versehen mit einem Eingang IN für den Erhalt eines Signals mit einer so genannten Eingangsfrequenz Fin, einem zweiten Eingang für den Erhalt eines so genannten Steuersignals CMD und einem Ausgang OUT. Dieser programmierbare Frequenzteiler DIV enthält:
    • – einen ersten Frequenzteiler DIV1 mit einem Eingang, der den Eingang IN des programmierbaren Frequenzteilers DIV bildet, und einem Ausgang für die Abgabe eines Signals mit einer so genannten Zwischenfrequenz, deren Wert 32-mal kleiner als der der Eingangsfrequenz Fin ist,
    • – einen zweiten Frequenzteiler DIV2 mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des ersten Frequenzteilers DIV1 verbunden ist, und einem Ausgang, der den Ausgang OUT des programmierbaren Frequenzteilers DIV bildet und dafür bestimmt ist, ein Signal mit einer so genannten Ausgangsfrequenz Fout abzugeben, deren Wert K-mal kleiner als der der Zwischenfrequenz Fin/32 ist, wobei K eine reelle Zahl ist, deren Wert vom Wert des Steuersignals CMD festgelegt wird.
  • Der erste Frequenzteiler DIV1 enthält einen Frequenzteiler DIV/4 entsprechend der Erfindung und wie hiervor beschrieben mit einem Teilungsverhältnis gleich 4 und eine Teilungsfrequenz DIV/8 entsprechend der Erfindung mit einem Teilungsverhältnis gleich 8.
  • Das Teilungsverhältnis R = Fin/Fout, das mit diesem programmierbaren Teiler DIV erhalten wird, ist gleich 32*K. Die Erstellung des ersten Frequenzteilers erfordert die Verwendung von 4 Speicher-Flipflops für DIV/4 und 8 Speicher-Flipflops für DIV/8. Ein Teilungsverhältnis gleich 32 könnte mit Hilfe von fünf Teilern mal zwei Bekannten in Kaskadenanordnung, also 10 Speicher-Flipflops, erhalten werden. Eine solche Anordnung würde allerdings Störsignale mit den Oberschwingungen 2*Fin, Fin, Fin/2, Fin/4 und Fin/8. Der Frequenzteiler DIV1 erzeugt wie weiter oben beschrieben nur die 2 Oberschwingungen 2*Fin und Fin/2. Obwohl die Struktur des Frequenzteilers mehr Platz einnimmt als die bekannte Struktur, macht sie die sehr große Spektralreinheit, die sie verschafft, sehr vorteilhaft, insbesondere bei hohen Frequenzen. Außerdem ist die Filterung, die sie ermöglicht, leicht anpassbar. So würde bei dem hier beschriebenen Beispiel eine Permutation der beiden Teiler DIV/4 und DIV/8 für ein selbes Teilungsverhältnis gleich 32 ermöglichen, nur die Oberschwingungen 2*Fin und Fin/4 in einer Anwendung beizubehalten, wo sich diese als am wenigsten verhängnisvoll für den Betrieb der Schaltung erweisen würden.
  • 6 zeigt schematisch eine Auswahleinrichtung, die einen programmierbaren Frequenzteiler entsprechend der Erfindung einsetzt. Diese Einrichtung ist mit einem so genannten Signaleingang für den Erhalt eines Funksignals RF versehen, dessen Frequenz Funkfrequenz bezeichnet wird. Die Einrichtung ist außerdem mit einem so genannten Steuereingang für den Erhalt eines Steuersignals CMD versehen, das die Frequenz eines aus einem Signalsatz auszuwählenden Funksignals definiert, deren Funkfrequenzen in einem bestimmten Bereich liegen. Die Einrichtung ist außerdem mit einem Ausgang zur Abgabe eines Signals FI mit einer Frequenz versehen, die als feste Zwischenfrequenz bezeichnet wird. Die Einrichtung enthält:
    • – einen Oszillator OSC mit einem so genannten Regeleingang und einem Ausgang für die Abgabe eines Signals Vco, dessen Frequenz, bezeichnet FLO, vom Wert eines seinem Regeleingang zugeführten Regelsignals Vtun abhängt,
    • – einen Mischer M mit einem ersten Eingang, der den Signaleingang der Einrichtung bildet und das Funksignal RF erhält, einem zweiten Eingang, mit dem Ausgang des Oszillators OSC verbunden, und einem Ausgang, der den Ausgang der Einrichtung bildet, der ein Signal FI abgibt, dessen Zwischenfrequenz gleich der Differenz zwischen der Frequenz des an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals RF und des an seinem zweiten Eingang erhaltenen Signals Vco ist,
    • – einen programmierbaren Frequenzteiler DIV mit einem ersten Eingang, mit dem Ausgang des Oszillators OSC verbunden, einem zweiten Eingang, der den Eingang der Steuereinrichtung bildet, und einem Ausgang, der ein Signal Vco/R abgibt, dessen Frequenz gleich der Frequenz des an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals Vco ist, geteilt durch einen von dem an seinem zweiten Eingang erhaltenen Steuersignal CMD definierten Wert,
    • – einen Phasendetektor PD mit einem ersten Eingang für den Erhalt eines so genannten Bezugssignals Vref dessen Frequenz fest ist, einem zweiten Eingang, mit dem Ausgang des Frequenzteilers DIV verbunden, und einem mit dem Regeleingang des Oszillators OSC verbundenen Ausgang und mit Verfahren versehen, um an seinem Ausgang das Vtun Signal abzugeben, dessen Wert von der Differenz zwischen den Phasen seiner Eingangssignale abhängt.
  • In solch einer Einrichtung ermöglicht die Wahl des Verhältnisses zwischen der Frequenz des Ausgangssignals Vco des Oszillators OSC und der des Ausgangssignals Vco/R des Frequenzteiler DIV, ein mit R bezeichnetes Verhältnis, die Auswahl des Funksignals. Den die vom Mischer M erzeugte Zwischenfrequenz des Signals FI ist gleich der Differenz zwischen der Funkfrequenz und der Frequenz des Ausgangssignals Vco des Oszillators OSC. Da der Wert der Zwischenfrequenz fest ist, was z. B. mit einer Bandbreitenfilterung erreicht wird, auf dieser Figur nicht dargestellt, am Ausgang des Mischers M ausgeführt, hängt die gewählte Funkfrequenz des Signals nur von der Frequenz des Signals Vco ab. In gesperrtem Zustand ist die Frequenz des Signals Vco gleich r-mal der des Signals Vref. Der Wert des Steuersignals CMD bestimmt demnach die Funkfrequenz des Funksignals RF, die nach der von der Einrichtung vorgenommenen Auswahl verwendet wird.
  • Die verhängnisvollsten Oberschwingungen für den Betrieb der Einrichtung sind diejenigen mit Frequenzen gleich FLO, FLO/4 und FLO/8. Wie zuvor betrachtet können diese Oberschwingungen dank der Verwendung eines programmierbaren Frequenzteilers DIV entsprechend der Erfindung beseitigt werden.

Claims (4)

  1. Integrierte Schaltung mit einem Frequenzteiler, versehen mit einem symmetrischen Eingang für den Erhalt eines Signals mit einer ersten Frequenz und einem symmetrischen Ausgang für die Abgabe eines Signals mit einer zweiten Frequenz, deren Wert 2*N-mal kleiner als der der ersten Frequenz ist, wobei N eine Ganzzahl mindestens gleich 2 ist, jeweils mit einem symmetrischen Dateneingang, einem symmetrischen Uhreingang und einem symmetrischen Datenausgang ausgestattet, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzteiler 2*N Speicher-Flipflops enthält, der Datenausgang des i-ten Speicher-Flipflops von Rang i für i = 1 bis 2*N – 1, mit dem Dateneingang des Flipflops von Rang i*1 verbunden ist, wobei der Datenausgang des Flipflops von Rang 2*N über die Kreuzung an den Dateneingang des Flipflops von Rang 1 angeschlossen ist, der Datenausgang einer der Flipflops den Ausgang der Frequenzteilerschaltung bildet, der Uhreingang jedes Flipflops ungeraden Rangs mit dem Eingang der Frequenzteilerschaltung verbunden ist und der Uhreingang jedes Flipflops geraden Rangs über die Kreuzung an den besagten Eingang angeschlossen ist.
  2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, in der die Speicher-Flipflops vom Typ ECL sind.
  3. Integrierte Schaltung mit einem programmierbaren Frequenzteiler, mit einem ersten Eingang für den Erhalt eines Signals mit einer so genannten Eingangsfrequenz, einem zweiten Eingang für den Erhalt eines so genannten Steuersignals und einem Ausgang versehen, wobei der programmierbare Frequenzteiler enthält: – einen ersten Frequenzteiler mit einem Eingang, der den Eingang des programmierbaren Frequenzteilers bildet, und einem Ausgang für die Abgabe eines Signals mit einer so genannten Zwischenfrequenz, deren Wert 2*P-mal kleiner als der der Eingangsfrequenz ist, wobei P eine vorbestimmte Ganzzahl ist, – einen zweiten Frequenzteiler mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des ersten Frequenzteilers verbunden ist, und einem Ausgang, der den Ausgang des programmierbaren Frequenzteilers bildet und dafür bestimmt ist, ein Signal mit einer so genannten Ausgangsfrequenz abzugeben, deren Wert K-mal kleiner als der der Zwischenfrequenz ist, wobei K eine reelle Zahl ist, deren Wert vom Wert des Steuersignals festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Frequenzteiler mindestens eine Frequenzteiler nach Anspruch 1 oder 2 aufweist, wenn P größer oder gleich groß wie N ist.
  4. Auswahleinrichtung mit einem so genannten Signaleingang für den Erhalt eines Funksignals, einem zweiten so genannten Steuereingang für den Erhalt eines Steuersignals, das die Frequenz eines auszuwählenden Funksignals definiert, und einem Ausgang, wobei die Einrichtung enthält: – einen Oszillator mit einem so genannten Regeleingang und einem Ausgang für die Abgabe eines Signals, dessen Frequenz vom Wert eines seinem Regeleingang zugeführten Signals abhängt, – einen Mischer mit einem ersten Eingang, der den Signaleingang der Einrichtung bildet, einem zweiten Eingang, mit dem Ausgang des Oszillators verbunden, und einem Ausgang, der den Ausgang der Einrichtung bildet, dafür bestimmt, ein Signal abzugeben, dessen Frequenz gleich der Differenz zwischen der Frequenz des an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals und des an seinem zweiten Eingang erhaltenen Signals ist, – einen programmierbaren Frequenzteiler mit einem ersten Eingang, mit dem Ausgang des Oszillators verbunden, einem zweiten Eingang, der den Eingang der Steuereinrichtung bildet, und einem Ausgang, dafür bestimmt, ein Signal abzugeben, dessen Frequenz vom Wert des Steuersignals definiert wird, – einen Phasendetektor mit einem ersten Eingang für den Erhalt eines so genannten Bezugssignals, dessen Frequenz fest ist, und einem zweiten Eingang, mit dem Ausgang des Frequenzteilers verbunden, und einem mit dem Regeleingang des Oszillators verbundenen Ausgang und mit Verfahren versehen, um an seinem Ausgang ein Signal abzugeben, dessen Wert von der Differenz zwischen den Phasen seiner Eingangssignale abhängt, dadurch gekennzeichnete Einrichtung, dass der programmierbare Frequenzteiler dem Anspruch 3 entspricht.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19843199A1 (de) * 1998-09-15 2000-03-16 Hans Gustat Frequenzteiler
US6597212B1 (en) * 2002-03-12 2003-07-22 Neoaxiom Corporation Divide-by-N differential phase interpolator
US6683932B1 (en) 2002-07-23 2004-01-27 Bae Systems, Information And Electronic Systems Integration, Inc. Single-event upset immune frequency divider circuit
US7395286B1 (en) * 2004-01-05 2008-07-01 National Semiconductor Corporation Method for generating non-overlapping N-phases of divide-by-N clocks with precise 1/N duty ratio using a shift register
US7671641B1 (en) * 2004-03-11 2010-03-02 St-Ericsson Sa Frequency divider
CN101002389B (zh) * 2004-08-06 2012-01-25 Nxp股份有限公司 分频器
US7285993B2 (en) * 2004-10-29 2007-10-23 Broadcom Corporation Method and system for a divide by N circuit with dummy load for multiband radios
EP1693965A1 (de) * 2005-02-22 2006-08-23 STMicroelectronics S.r.l. Sechsphasiger synchroner Durch-vier-Kreisfrequenzteiler
US7173470B2 (en) * 2005-03-11 2007-02-06 Analog Devices, Inc. Clock sources and methods with reduced clock jitter
CN101213748B (zh) * 2005-06-30 2011-05-18 Nxp股份有限公司 多相分频器
WO2007004182A2 (en) * 2005-06-30 2007-01-11 Nxp B.V. Differential multiphase frequency divider
JP2009212736A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Fujitsu Microelectronics Ltd 半導体集積回路
TWI357719B (en) * 2008-06-25 2012-02-01 Richwave Technology Corp Triple division ratio divider,programmable divider
KR100969864B1 (ko) 2008-09-03 2010-07-15 한국과학기술원 Cml 타입 d 플립-플롭 및 이를 이용한 주파수 홀수 분주기
US8058901B2 (en) 2008-09-19 2011-11-15 Qualcomm Incorporated Latch structure, frequency divider, and methods for operating same
EP2668723B1 (de) * 2011-01-28 2014-11-26 Coherent Logix Incorporated Frequenzteiler mit synchroner bereichserweiterung über oktavengrenzen
JP5318933B2 (ja) * 2011-11-15 2013-10-16 シャープ株式会社 ラッチ回路、分周回路及びpll周波数シンセサイザ
US9948309B2 (en) * 2014-11-14 2018-04-17 Texas Instruments Incorporated Differential odd integer divider
EP3228007B1 (de) * 2014-12-02 2019-02-20 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Elektronisches latch, verfahren für ein elektronisches latch, eine frequenzteilung durch zwei und einen 4-phasengenerator
CN105743497B (zh) * 2014-12-08 2018-12-07 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 分频器及其方法以及包含该分频器的锁相环和半导体装置
US9647669B1 (en) * 2016-07-18 2017-05-09 Texas Instruments Incorporated High speed frequency divider

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5484471A (en) * 1977-12-19 1979-07-05 Toshiba Corp Anti-phase clock type ring counter
US5020082A (en) * 1988-06-15 1991-05-28 Seiko Epson Corporation Asynchronous counter
JP2853894B2 (ja) * 1990-08-24 1999-02-03 三菱電機株式会社 分周回路及びパルス信号作成回路
DE4340966C1 (de) * 1993-12-01 1995-01-19 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur Erzeugung gerader Tastverhältnisse
KR950022143A (ko) * 1993-12-15 1995-07-28 문정환 주파수 가변 분주회로
JP2555978B2 (ja) * 1994-05-27 1996-11-20 日本電気株式会社 分周回路

Also Published As

Publication number Publication date
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KR19980081411A (ko) 1998-11-25
DE69820326D1 (de) 2004-01-22
JPH118550A (ja) 1999-01-12

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