JP2671753B2 - Prescaler - Google Patents

Prescaler

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JP2671753B2
JP2671753B2 JP5135484A JP13548493A JP2671753B2 JP 2671753 B2 JP2671753 B2 JP 2671753B2 JP 5135484 A JP5135484 A JP 5135484A JP 13548493 A JP13548493 A JP 13548493A JP 2671753 B2 JP2671753 B2 JP 2671753B2
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static
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了 篠崎
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波およびミリ波
帯の交流信号を分周するプリスケーラに関し、特に広帯
域特性を持つとともにモノリシック集積回路(IC)用
に好適なプリスケーラに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a prescaler for dividing an AC signal in the microwave and millimeter wave bands, and more particularly to a prescaler suitable for a monolithic integrated circuit (IC) while having wide band characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種のプリスケーラは、マイク
ロ波やミリ波帯の超高周波数の交流信号をまず交流信号
でしか動作しない分周回路であるダイナミック型分周回
路によって2分周以上の分周比で分周したあと、論理回
路で構成されるスタティック型分周回路によって所定の
分周比にさらに分周している。一般に、ダイナミック型
分周回路は、スタティック型分周回路の分周し得る周波
数をはるかに越えた超高周波数においても、比較的少な
い電力消費で分周動作るという特徴がある。
2. Description of the Related Art A conventional prescaler of this type divides an ultra high frequency AC signal in the microwave or millimeter wave band into two or more by a dynamic type frequency dividing circuit which is a frequency dividing circuit which operates only with an AC signal. After the frequency is divided by the frequency dividing ratio, the frequency is further divided by a static type frequency dividing circuit composed of a logic circuit to a predetermined frequency dividing ratio. In general, dynamic frequency dividing circuit, even in the super high frequency exceeding the frequency capable of dividing the static divider far, is characterized in that you dividing operation at relatively low power consumption.

【0003】ここで、ダイナミック型分周回路には、周
波数変換器(ミクサ)やギルバートセル・マルチプライ
ヤとして知られるギルバート乗算器等のアナログ乗算器
およびトランスファゲート型分周回路等を使用すること
ができる。周波数変換器を用いるダイナミック型分周回
路は、例えば特開昭60−25310号公報(以下、公
報1)の第1図に示されている。このダイナミック型分
周回路は、周波数2fの交流信号を入力する信号入力端
と信号出力端と局部発振信号入力端とを有する周波数変
換器と、信号出力端に接続されるとともに通過帯域が周
波数f付近にある帯域通過フイルタと、帯域通過フィル
タからの周波数fの交流信号を増幅して上記周波数変換
器の局部発振信号入力端に帰還する増幅器とを備える。
周波数変換器,帯域通過フィルタおよび増幅器を含む帰
還ループが周波数fにおいて正帰還となる条件を満たす
ように回路条件を設定すると、このダイナミック型分周
回路は上記増幅器の出力端,つまり上記周波数変換器の
信号出力端に周波数fの交流信号を生じる2分周回路と
なる。
Here, the dynamic type frequency divider circuit includes
Wave number converter (mixer) and Gilbert cell multiplier
Analog multipliers such as Gilbert multipliers known as Ya
And using a transfer gate type frequency divider
Can be. Dynamic frequency division using a frequency converter
The route is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-25310 (hereinafter referred to as "public").
It is shown in Figure 1 of Bulletin 1). This dynamic type
The circuit is a signal input terminal for inputting an AC signal of frequency 2f.
And a frequency output having a signal output end and a local oscillation signal input end.
The converter and the signal output end are connected and the pass band is
Band pass filter near the wave number f and band pass filter
Frequency conversion by amplifying an AC signal of frequency f from the
And an amplifier which feeds back to the local oscillation signal input terminal of the container.
A frequency converter, bandpass filter and amplifier
The return loop satisfies the condition of positive feedback at frequency f.
If you set the circuit conditions like this,
The circuit is the output of the amplifier, that is, the frequency converter
A divide-by-2 circuit that produces an AC signal of frequency f at the signal output end
Become.

【0004】ギルバート乗算器型のダイナミック型分周
回路は、例えば特公平3−49206号公報(以下、公
報2)の第2図に二重平衡変調器として示されている如
き、ギルバート乗算器を2分周回路に用いる。ギルバー
ト乗算器は、同一構成の第1および第2のトランジスタ
差動対(双差動対)と、第1および第2の差動対のトラ
ンジスタ・エミッタを2つのトランジスタのコレクタに
それぞれ接続した第3のトランジスタ差動対を基本要素
とする。このギルバート乗算器において、上記第1およ
び第2の差動対の互いに対応するトランジスタ・ベース
同士を交流信号の帰還のために接続し、上記第3の差動
対のトランジスタ・ベースに周波数2fの交流信号を入
力すると、第1および第2の差動対各々のトランジスタ
・コレクタには直流成分に重畳された周波数fの交流信
号が生じ、つまり,このギルバート乗算器は2分周回路
として動作する。このギルバート乗算器を用いるダイナ
ミック型分周回路は、2分周の場合の等価回路を公報1
の第1図の回路で示すこと ができる。
Gilbert multiplier type dynamic frequency division
The circuit is disclosed in, for example, Japanese Examined Patent Publication No.
As shown in Fig. 2 of report 2) as a double balanced modulator.
Then, the Gilbert multiplier is used in the divide-by-2 circuit. Gilber
The multiplier has first and second transistors of the same configuration.
The differential pair (bi-differential pair) and the first and second differential pair
The transistor emitter to the collector of the two transistors
The basic element is the third differential pair of transistors connected to each other.
And In this Gilbert multiplier,
And corresponding transistor bases of the second differential pair
Connect each other for feedback of AC signal,
Input a 2f AC signal to the paired transistor bases.
When applied, the transistors of each of the first and second differential pairs
・ The collector has an AC signal of frequency f superimposed on the DC component.
Occurs, that is, this Gilbert multiplier is a divide-by-2 circuit
To work as. Dyna using this Gilbert multiplier
For the Mick type frequency dividing circuit, an equivalent circuit in the case of frequency dividing by 2 is disclosed
Can be represented by the circuit of FIG.

【0005】トランスファゲート型のダイナミック型分
周回路は、例えば特開平2−37837号公報(以下、
公報3),および公報2の第2図に示されている。これ
らのダイナミック型分周回路は、トランスファゲートと
インバータとバッファ回路とを環状に接続した帰還型の
分周回路である。
Transfer gate type dynamic type
The circuit is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-37837 (hereinafter,
Publication 3) and FIG. 2 of Publication 2. this
These dynamic frequency dividers are
A feedback type with an inverter and a buffer circuit connected in a ring
It is a frequency divider.

【0006】また、スタティック型分周回路は、原理的
に広帯域動作が可能であり、入力される交流信号の立ち
上がり時間および立ち下がり時間さえ十分に短かい矩形
波であれば、低周波数の入力交流信号でも安定に分周動
作するという特徴がある。なお、スタティック型分周回
路は、上記ダイナミック型分周回路なみの超高周波数で
分周動作をさせるには極端に大きい電力消費を必要とす
る。
In addition, the static type frequency divider circuit is capable of wide band operation in principle, and if the rising and falling times of the input AC signal are sufficiently short, a low frequency input AC It is characterized by stable frequency division even for signals. Note that the static type frequency divider circuit requires extremely large power consumption in order to perform the frequency dividing operation at the ultrahigh frequency like the dynamic type frequency divider circuit.

【0007】従って、従来のプリスケーラは、前段にダ
イナミック型分周回路を用いることによって超高周波数
信号の分周動作を低電力消費で行い、後段にスタティッ
ク型分周回路を用いることによって広帯域でしかも安定
な分周動作を行わせるものである。
Therefore, the conventional prescaler uses a dynamic frequency dividing circuit in the front stage to perform the frequency dividing operation of an ultrahigh frequency signal with low power consumption, and uses a static type frequency dividing circuit in the rear stage to provide a wide band. A stable frequency division operation is performed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この従来のプリスケー
ラにおいて、上記ダイナミック型分周回路は、入力され
る交流信号が原理的にオクターブ以下の周波数帯域に制
限され、また実現上にはさらに狭い周波数帯域に制限さ
れるという欠点がある。このため、この従来のプリスケ
ーラは、上記交流信号が超高周波数帯の場合には優れた
特性を発揮するものの、上記交流信号の周波数が低い場
合には分周不可能になるという欠点があった。従って、
このプリスケーラは、汎用性が乏しく、低い周波数から
超高周波数までの広帯域に亘って動作するプリスケーラ
が必要な場合には、動作可能周波数帯の互いに異なる複
数種類のプリスケーラを用意することが必要となる。こ
の条件は、モノリシック集積化されて使用されることの
多いプリスケーラに対しても多種小量生産を強要するこ
とになり、量産効果によるプリスケーラの価格低減を困
難にする。
In this conventional prescaler, in the dynamic frequency divider circuit, the input AC signal is limited to a frequency band of octave or less in principle, and a narrower frequency band is required for realization. It has the drawback of being limited to. Therefore, this conventional prescaler exhibits excellent characteristics when the AC signal is in an ultrahigh frequency band, but has a drawback that frequency division cannot be performed when the AC signal has a low frequency. . Therefore,
This prescaler has poor versatility, and when a prescaler that operates over a wide band from low frequencies to ultrahigh frequencies is required, it is necessary to prepare multiple types of prescalers having different operable frequency bands. . This condition compels the prescaler, which is often monolithically integrated and used, to produce various small quantities, which makes it difficult to reduce the price of the prescaler due to the effect of mass production.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のプリスケーラ
は、第1の入力端子から受けた第1の交流信号を第1の
分周比で分周するダイナミック型分周回路と、分周され
た前記第1の交流信号および第2の入力端子からの第2
の交流信号のいずれかを受けこの受けた交流信号を第2
の分周比で分周するスタティック型分周回路と、前記ダ
イナミック型分周回路の出力端からの分周された前記第
1の交流信号を前記スタティック型分周回路の入力端に
結合するコンデンサとを備え、前記ダイナミック型分周
回路の電源と前記スタティック型分周回路の電源とが、
互いに独立に供給されている。
The prescaler of the present invention is divided by a dynamic frequency dividing circuit for dividing a first AC signal received from a first input terminal by a first dividing ratio. The second AC signal and the second from the second input terminal
Receiving any of the AC signals of the
And a capacitor for coupling the frequency-divided first AC signal from the output terminal of the dynamic frequency dividing circuit to the input terminal of the static frequency dividing circuit. And a power source for the dynamic divider circuit and a power source for the static divider circuit,
Supplied independently of each other.

【0010】また、この発明のプリスケーラが、モノリ
シック集積回路で構成され、前記ダイナミック型分周回
路が、ギルバート型乗算回路により前記第1の交流信号
の分周を行い、前記スタティック型分周回路が、D形フ
リップフロップ回路により前記受けた交流信号の分周を
行う構成を採ってもよい。
Further, the prescaler of the present invention is composed of a monolithic integrated circuit, the dynamic frequency dividing circuit divides the first AC signal by a Gilbert type multiplying circuit, and the static type frequency dividing circuit. , A D flip-flop circuit may be used to divide the received AC signal.

【0011】[0011]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0012】図1は、本発明の一実施例の回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【0013】図1を参照すると、プリスケーラIC10
は、シリコン半導体基板上に構成されたシリコンモノリ
シックICである。入力端子1はマイクロ波帯あるいは
ミリ波帯の超高周波数信号である交流信号S1aを受け
る。交流信号S1aは、シリコン窒化膜(SiN)を挟
んだ2枚の導体膜で構成されたコンデンサC1によって
ダイナミック型分周回路6の入力端に結合される。ダイ
ナミック型分周回路6は交流信号S1aの周波数を2分
周した交流信号S2をその出力端に生じる。交流信号S
2は、コンデンサC1と同様の構成のコンデンサC2に
よってスタティック型分周回路7の入力端に結合され
る。スタティック型分周回路7は交流信号S2の周波数
を4分周した交流信号S4aを出力端子5に生じる。ま
た、入力端子2は、マイクロ波帯の交流信号S1bを受
け、この交流信号S1bをスタティック型分周回路7の
入力端に供給する。
Referring to FIG. 1, the prescaler IC 10
Is a silicon monolithic IC formed on a silicon semiconductor substrate. The input terminal 1 receives an AC signal S1a which is a microwave band or millimeter wave band ultra high frequency signal. The AC signal S1a is coupled to the input end of the dynamic frequency dividing circuit 6 by a capacitor C1 composed of two conductor films sandwiching a silicon nitride film (SiN). The dynamic frequency dividing circuit 6 produces at its output end an AC signal S2 obtained by dividing the frequency of the AC signal S1a by two. AC signal S
2 is coupled to the input terminal of the static frequency divider circuit 7 by a capacitor C2 having the same configuration as the capacitor C1. The static frequency divider circuit 7 produces at the output terminal 5 an AC signal S4a obtained by dividing the frequency of the AC signal S2 by four. Further, the input terminal 2 receives the alternating current signal S1b in the microwave band and supplies the alternating current signal S1b to the input end of the static frequency divider circuit 7.

【0014】ここで、プリスケーラIC10は、ダイナ
ミック型分周回路6の電源端子3とスタティック型分周
回路7の電源端子3とを互いに独立に設けている。電源
端子3の供給する電源電力の電圧E1と電源端子4の供
給する電源電力の電圧E2とは、ダイナミック型分周回
路6およびスタティック型分周回路7各各の回路条件に
よって、同一電圧の場合も互いに異なる電圧のこともあ
る。いま、入力端子1に交流信号S1aを受ける場合に
は、入力端子2を開放し、電源端子3および電源端子4
から電源電力をそれぞれ供給し、ダイナミック型分周回
路6およびスタティック型分周回路7を動作させる。一
方、入力端子2に交流信号S1bを受ける場合には、入
力端子1および電源端子3を開放し、電源端子4からの
み電源電力を供給し、スタティック型分周回路7のみを
動作させる。入力端子2に交流信号S1bを受けるとと
もに電源端子3を開放する場合には、スタティック型分
周回路7は、コンデンサC2の直流遮断効果により、
リップフロップFF1およびFF2のバイアス電圧をダ
イナミック型分周回路6の動作時から変化させることな
しに交流信号S1bを4分周し、交流信号S4aを出力
端子5に生じる。交流信号S1bを受ける状態におい
て、ダイナミック型分周回路6の動作を停止させると、
このプリスケーラIC10は、電力消費が低減するだけ
でなく、ダイナミック型分周回路6の自走発振や雑音発
生等による干渉を受けることなくスタティック型分周回
路7を安定に動作させることができる。
Here, the prescaler IC 10 is provided with the power supply terminal 3 of the dynamic type frequency dividing circuit 6 and the power supply terminal 3 of the static type frequency dividing circuit 7 independently of each other. When the voltage E1 of the power supply power supplied from the power supply terminal 3 and the voltage E2 of the power supply power supplied from the power supply terminal 4 are the same voltage depending on the circuit conditions of each of the dynamic frequency divider circuit 6 and the static frequency divider circuit 7. May also have different voltages. Now, when the AC signal S1a is received at the input terminal 1, the input terminal 2 is opened and the power supply terminal 3 and the power supply terminal 4 are opened.
Power supply power is supplied from each of them to operate the dynamic frequency dividing circuit 6 and the static frequency dividing circuit 7. On the other hand, when receiving the AC signal S1b at the input terminal 2, the input terminal 1 and the power supply terminal 3 are opened, the power supply power is supplied only from the power supply terminal 4, and only the static frequency divider circuit 7 is operated. When receiving the AC signal S1b at the input terminal 2,
The case of opening the monitor power supply terminal 3, a static divider 7, the DC blocking effect of capacitors C2, off
The AC signal S1b is frequency-divided by 4 without changing the bias voltage of the lip-flops FF1 and FF2 from the time of operation of the dynamic frequency divider circuit 6, and the AC signal S4a is generated at the output terminal 5. When the operation of the dynamic frequency dividing circuit 6 is stopped while receiving the AC signal S1b,
The prescaler IC 10 not only reduces the power consumption, but also can stably operate the static frequency divider circuit 7 without being interfered by the free-running oscillation of the dynamic frequency divider circuit 6 or noise generation.

【0015】なお、コンデンサC1は、外部回路,即ち
このプリスケーラIC10の入力端子1のさらに入力側
に外付けしてもよい。しかし、このコンデンサC1(お
よびC2)の所要容量値は、動作周波数の下限を考慮し
ても、このプリスケーラIC10に十分作り込める程度
である。従って、コンデンサC1は、外付けによる寄生
リアクタンスの発生やこのプリスケーラICの使い勝手
を考慮すると、このプリスケーラIC10内に搭載する
方がよい。
The capacitor C1 may be externally attached to an external circuit, that is, to the input side of the input terminal 1 of the prescaler IC10. However, the required capacitance value of the capacitor C1 (and C2) can be sufficiently built in the prescaler IC 10 even if the lower limit of the operating frequency is taken into consideration. Therefore, it is better to mount the capacitor C1 in the prescaler IC 10 in consideration of generation of parasitic reactance due to external attachment and usability of the prescaler IC.

【0016】また、コンデンサC2は、上述のとおり、
ダイナミック型分周回路6の出力端からの交流信号S2
をスタティック型分周回路7の入力端に伝えるととも
に、ダイナミック型分周回路6の出力端とスタティック
型分周回路7の入力端とを直流遮断する。この内容につ
いて詳しく説明すると、まず、コンデンサC2の容量値
は交流信号S2がスタティック型分周回路7に十分伝送
できる値が必要である。また、本実施例においては、ダ
イナミック型分周回路6の出力端には交流信号S2には
直流電圧が重畳されており、スタティック型分周回路7
には交流信号入力で分周動作するように入力端に適切な
論理しきい値を与える直流バイアス電圧を設定してい
る。従って、直流遮断効果を有するコンデンサC2は、
ダイナミック型分周回路6が動作・非動作状態の二つの
状態で変化して出力端の直流電圧が変化しても、この直
流電圧の変化をスタティック型分周回路7の入力端直流
電圧に影響させず、スタティック型分周回路7の動作を
安定化できるという効果も有する
The capacitor C2 is, as described above,
AC signal S2 from the output terminal of the dynamic frequency dividing circuit 6
Is transmitted to the input terminal of the static frequency divider circuit 7.
The output terminal of the dynamic frequency divider 6 and static
The input terminal of the mold frequency dividing circuit 7 is cut off from the direct current. About this content
In detail, first, the capacitance value of the capacitor C2
AC signal S2 is sufficiently transmitted to the static frequency divider 7
You need a value that you can. In addition, in this embodiment,
The AC signal S2 is applied to the output terminal of the dynamic frequency divider circuit 6
DC voltage is superimposed, static type frequency divider 7
The input terminal is suitable for frequency division operation with AC signal input.
The DC bias voltage that gives the logical threshold is set.
You. Therefore, the capacitor C2 having the DC blocking effect is
The dynamic frequency dividing circuit 6 has two operating and non-operating states.
Even if the DC voltage at the output end changes depending on the
The change in the flow voltage is controlled by the input terminal DC of the static divider circuit 7.
The operation of the static frequency divider circuit 7 is not affected by the voltage.
It also has the effect that it can be stabilized .

【0017】図2は、この実施例のプリスケーラIC
を構成するダイナミック型分周回路6およびD形フリ
ップフロップ(FF)における正弦波信号入力時の入力
感度特性を示す図である。
FIG. 2 shows the prescaler IC 1 of this embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing input sensitivity characteristics when a sine wave signal is input to the dynamic frequency divider circuit 6 and the D-type flip-flop (FF) that form 0 .

【0018】図1および図2を併せ参照すると、ダイナ
ミック型分周回路6は、上述した公報2の回路を基本構
成とする双差動型のギルバートセル・マルチプライヤで
あるアナログ乗算器M1を用いている。なお、アナログ
乗算器M1は、等価回路で示しているが、信号出力端と
局部発振信号入力端とを接続する帯域通過フィルタおよ
び増幅器の図示を省略している。アナログ乗算器M1
は、交流信号S1aを第1の入力端(信号入力端,
ち、ダイナミック型分周回路6の入力端)に受け、信号
出力端(即ち、ダイナミック型分周回路6の出力端)に
生じた交流信号S2の一部を局部発振信号として第2の
入力端(局部発振信号入力端)に帰還することにより、
交流信号S1aの周波数2fを半分の周波数fに2分周
した交流信号S2を得る。このダイナミック型分周回路
6の動作周波数範囲は、アナログ乗算器M1の帰還ルー
プの位相特性,即ち遅延時間によってその周波数範囲が
定まり、広くてもオクターブ帯域が限界である(図2参
照)。なお、ダイナミック型分周回路6としては、上述
したとおり、トランスファゲートとインバータとバッフ
ァ回路とを環状に接続した帰還型の分周回路(単体とし
ては例えば商品名μPG504B集積回路,日本電気
(株)製)であってもよい。
Referring to FIG. 1 and FIG. 2 together, the dynamic frequency dividing circuit 6 is based on the circuit of the above-mentioned publication 2.
In double-differential Gilbert cell Multiplier to be formed
An analog multiplier M1 is used. Note that analog
Although the multiplier M1 is shown as an equivalent circuit,
A bandpass filter and a local oscillator signal input terminal are connected.
Illustration of the amplifier and the amplifier is omitted. Analog multiplier M1
Receives the AC signal S1a at a first input end (a signal input end, that is, an input end of the dynamic frequency dividing circuit 6), and outputs a signal output end (that is, an output end of the dynamic frequency dividing circuit 6). ) Is fed back to the second input terminal (local oscillation signal input terminal) as a local oscillation signal, a part of the AC signal S2 generated in
An AC signal S2 is obtained by dividing the frequency 2f of the AC signal S1a into two half the frequency f. The operating frequency range of the dynamic frequency dividing circuit 6 is determined by the phase characteristic of the feedback loop of the analog multiplier M1, that is, the delay time, and the octave band is the limit even if it is wide (see FIG. 2). As the dynamic frequency dividing circuit 6, above
As described above, it may be a feedback-type frequency divider circuit (a single unit is, for example, a product name μPG504B integrated circuit, manufactured by NEC Corporation) in which a transfer gate, an inverter, and a buffer circuit are connected in a ring shape.

【0019】スタティック型分周回路7は、2分周回路
を構成するマスタースレーブ型のD形フリップフロップ
FF1とFF2とを2段に縦続接続しており、交流信号
S2およびS1bのいずれか(以下、S2で説明する)
を4分周した交流信号S4aを出力端子5に生じる。フ
リップフロップFF1は、交流信号S2をクロック端子
Cに受け、反転出力端子Q2に生じた信号S3bをデー
タ端子Dに帰還することにより、交流信号S2の周波数
を2分周した交流信号S3aを出力端子Q1に生じる。
同様に、フリップフロップFF2は、交流信号S3aを
クロック端子Cに受け、反転出力端子Q2に生じた信号
S4bをデータ端子Dに帰還することにより、交流信号
S3aの周波数を2分周した交流信号S4aを出力端子
Q1,つまり出力端子5に生じる。
The static type frequency divider circuit 7 is formed by cascading master-slave type D flip-flops FF1 and FF2 which form a frequency divider circuit in two stages in two stages, and selects one of the AC signals S2 and S1b (hereinafter , S2)
AC signal S4a, which is obtained by dividing by four, is generated at output terminal 5. The flip-flop FF1 receives the AC signal S2 at the clock terminal C and feeds back the signal S3b generated at the inverting output terminal Q2 to the data terminal D to output an AC signal S3a obtained by dividing the frequency of the AC signal S2 by two. It occurs in Q1.
Similarly, the flip-flop FF2 receives the AC signal S3a at the clock terminal C and feeds back the signal S4b generated at the inverting output terminal Q2 to the data terminal D, thereby dividing the frequency of the AC signal S3a by two. Occurs at the output terminal Q1, that is, at the output terminal 5.

【0020】ここで、2分周回路をそれぞれ構成するフ
リップフロップFF1およびFF2には、通常、適切な
論理しきい値を生じるように信号入力端に直流バイアス
電圧を印加している。この論理しきい値を設計により0
Vに設定することも可能である。そして、フリップフロ
ップFF1およびFF2は、入力信号のレベルが論理し
きい値付近に固定されると、論理状態が確定しないので
自走発振を始める。また、フリップフロップFF1およ
びFF2は、クロック端子Cに供給される交流信号S2
およびS3aの波形(立ち上がりおよび立ち下がり)が
緩やかだと、入力信号が上記論理レベル付近に留まる時
間が長いため、自走発振状態で発振して誤動作を生じ
る。しかし、フリップフロップFF1およびFF2は、
信号S2およびS3aが波形の急峻な矩形波であれば本
質的に極めて広帯域な周波数範囲で分周動作する(図2
参照)。
[0021] Here, each of the frequency divider circuits is configured.
Suitable for the flip-flops FF1 and FF2,
DC bias on signal input to create a logical threshold
Voltage is being applied. This logical threshold is set to 0 by design
It is also possible to set it to V. And flip flip
FF1 and FF2 have the logic of the input signal level.
If it is fixed near the threshold value, the logical state is not fixed.
Start self-oscillation. Further, the flip-flops FF1 and FF2 are connected to the AC signal S2 supplied to the clock terminal C.
If the waveforms (rising and falling) of S3a and S3a are gentle, the input signal stays near the above logic level.
Because it takes a long time, it may oscillate in a free-running oscillation state and cause malfunction.
You. However, the flip-flops FF1 and FF2 are
If the signals S2 and S3a are rectangular waves having steep waveforms, the frequency division operation is essentially performed in a very wide frequency range (FIG. 2).
reference).

【0021】なお、従来のプリスケーラは、コンデンサ
C2を介さずにアナログ乗算器M1の出力端とフリップ
フロップFF1の入力端とを直接結合しており、一般
に、レベルシフト回路とバイアス回路とにより、アナロ
グ乗算器M1の出力端とフリップフロップFF1の入力
端の直流電位を一致させている。しかし、このプリスケ
ーラIC10では、この直流電位を一致させる必要がな
く、ダイナミック型分周回路6に電源を供給しない状態
でも回路の直流電位に影響を与えることなくスタティッ
ク分周回路7を正常に動作させることができる。
In the conventional prescaler, the output terminal of the analog multiplier M1 and the input terminal of the flip-flop FF1 are directly coupled without passing through the capacitor C2, and in general, an analog circuit is provided by a level shift circuit and a bias circuit. The DC potentials at the output end of the multiplier M1 and the input end of the flip-flop FF1 are matched. However, in the prescaler IC 10, it is not necessary to match the DC potential, and the static frequency divider circuit 7 can be normally operated without affecting the DC potential of the circuit even when power is not supplied to the dynamic frequency divider circuit 6. be able to.

【0022】試作したダイナミック型分周回路6は、正
弦波の交流信号S1aのレベルを−5dBmとすると、
ほぼ6.3GHzないし11.8GHzの周波数範囲で
分周動作する。このときの交流信号S2は、アナログ乗
算器M1の高周波帯域制限のため、歪みの多い正弦波状
波形を呈している(直流に重畳した信号である)。
た、試作したフリップフロップFF1およびFF2は、
正弦波信号入力時にほぼ0.8GHzないし7.6GH
zの周波数範囲で分周動作する。また、分周後の交流信
号S1aおよびS3aは矩形波に近い信号になるので、
フリップフロップFF1およびFF2の下限の動作周波
数範囲は図2の図示範囲よりさらに広がる。
In the prototype dynamic frequency divider circuit 6, if the level of the sine wave AC signal S1a is -5 dBm,
The frequency division operation is performed in the frequency range of approximately 6.3 GHz to 11.8 GHz. The AC signal S2 at this time is an analog signal.
Due to the high frequency band limitation of the calculator M1, a sinusoidal waveform with a lot of distortion
It has a waveform (a signal superimposed on DC). The prototype flip-flops FF1 and FF2 are
About 0.8GHz to 7.6GH when sine wave signal is input
Frequency division operation is performed in the z frequency range. Further, since the frequency-divided AC signals S1a and S3a are signals close to a rectangular wave,
The lower limit operating frequency range of the flip-flops FF1 and FF2 is wider than the range shown in FIG.

【0023】なお、フリップフロップFF1は、フリッ
プフロップFF2の2分周後の周波数で動作するので、
最高動作周波数はフロップFF1の約1/2の3.8G
Hzとなり、動作周波数の低下に伴って電力消費を少な
くできる。ダイナミック型分周回路6の電源電圧E1お
よびスタティック型分周回路7の電源電圧E2は5Vで
あり、このときのダイナミック型分周回路6の電源電流
は、スタティック型分周回路7の電源電流の約1.2倍
である。もし、スタティック型分周回路によって、ダイ
ナミック型分周回路6と同じ上限動作周波数11.8G
Hzを実現させるには、シミュレーションによればこの
ダイナミック型分周回路6の3倍以上の電源電流が必要
である。
Since the flip-flop FF1 operates at the frequency obtained by dividing the frequency of the flip-flop FF2 by two,
The maximum operating frequency is 3.8G, which is about half that of flop FF1.
Since the frequency becomes Hz, the power consumption can be reduced as the operating frequency decreases. The power supply voltage E1 of the dynamic frequency dividing circuit 6 and the power supply voltage E2 of the static frequency dividing circuit 7 are 5V, and the power supply current of the dynamic frequency dividing circuit 6 at this time is the power supply current of the static frequency dividing circuit 7. It is about 1.2 times. If the static frequency divider circuit has the same upper limit operating frequency of 11.8 G as the dynamic frequency divider circuit 6,
According to the simulation, in order to realize Hz, a power supply current three times or more that of the dynamic frequency dividing circuit 6 is required.

【0024】このプリスケーラIC10において、入力
端子1からダイナミック型分周回路6へ供給される交流
信号S1aの周波数が6.3GHzないし11.8GH
zのとき、フリップフロップFF1へは周波数3.15
GHzないし5.9GHzの交流信号S2が供給され、
フリップフロップFF2へは周波数1.575GHzな
いし2.95GHzの交流信号S3aが供給され、出力
端子5には周波数0.7875GHzないし1.475
GHzの交流信号S4aが生じる。一方、入力端子2か
らスタティック型分周回路7へは、周波数1.0GHz
ないし7.6GHzの交流信号S1bが供給されてよ
い。つまり、このプリスケーラIC10は、1.0GH
zないし11.8GHzという連続した周波数範囲でし
かも広帯域の入力交流信号S1aおよびS1bを一種類
の集積回路で分周することができ、この周波数範囲は従
来のプリスケーラの動作可能周波数の2倍以上である。
In the prescaler IC 10, the frequency of the AC signal S1a supplied from the input terminal 1 to the dynamic frequency dividing circuit 6 is 6.3 GHz to 11.8 GH.
When z, the frequency to the flip-flop FF1 is 3.15.
AC signal S2 of GHz to 5.9 GHz is supplied,
The AC signal S3a having a frequency of 1.575 GHz to 2.95 GHz is supplied to the flip-flop FF2, and the output terminal 5 has a frequency of 0.7875 GHz to 1.475.
An AC signal S4a of GHz is generated. On the other hand, the frequency from the input terminal 2 to the static frequency divider 7 is 1.0 GHz.
Through 7.6 GHz AC signal S1b may be provided. In other words, this prescaler IC10 is 1.0GH
The input AC signals S1a and S1b having a continuous frequency range of z to 11.8 GHz and a wide band can be divided by one kind of integrated circuit, and this frequency range is more than twice the operable frequency of the conventional prescaler. is there.

【0025】以上説明した実施例のプリスケーラIC1
0は、ダイナミック型分周回路6の分周比を2、スタテ
ィック型分周回路7の分周比を4としているが、これら
分周回路6および分周回路7の分周比を別の分周比とす
ることは勿論可能である。この分周比の変更は、ダイナ
ミック型分周回路6においては内蔵する単位分周回路,
即ちアナログ乗算器M1の縦続接続数を増やすことによ
り、スタティック型分周回路7においては内蔵する単位
分周回路,即ちD形フリップフロップの縦続接続数を変
化させることにより行う。この場合には、勿論、これら
単位分周器に供給する交流信号の周波数は、これら単位
分周器の動作周波数範囲でなければならない。
Prescaler IC1 of the embodiment described above
In the case of 0, the frequency division ratio of the dynamic frequency division circuit 6 is 2, and the frequency division ratio of the static frequency division circuit 7 is 4. However, the frequency division ratios of the frequency division circuit 6 and the frequency division circuit 7 are different from each other. Of course, it is possible to use the ratio. The change of the frequency division ratio is performed by the unit frequency division circuit built in the dynamic frequency division circuit 6,
That is, the number of cascade connections of the analog multiplier M1 is increased to change the number of cascade connections of the unit frequency divider circuit, that is, the D-type flip-flop, incorporated in the static frequency divider circuit 7. In this case, of course, the frequency of the AC signal supplied to these unit dividers must be within the operating frequency range of these unit dividers.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明によるプリス
ケーラは、互いに独立に電源供給するダイナミック型分
周回路とスタティック型分周回路とをコンデンサを介し
て縦続接続し、分周されるべき交流信号を前記ダイナミ
ック型分周回路およびスタティック型分周回路のいずれ
にも供給できるので、一種類の回路だけでオクターブ帯
域以上の広い周波数範囲に亘って電力消費少なく分周動
作を行わせることができる。
As described above, in the prescaler according to the present invention, an AC signal to be frequency-divided by cascade-connecting a dynamic frequency dividing circuit and a static frequency dividing circuit that supply power independently of each other through a capacitor. Can be supplied to both the dynamic type frequency dividing circuit and the static type frequency dividing circuit, so that the frequency dividing operation can be performed with a small power consumption over a wide frequency range of the octave band or more with only one type of circuit.

【0027】また、本発明のプリスケーラは、唯一種類
の回路で広帯域に亘る分周動作が可能なので汎用性に優
れており、量産効果による価格低減を容易にするという
効果もある。
Further, the prescaler of the present invention is excellent in versatility because it can perform frequency division operation over a wide band with only one type of circuit, and also has an effect of facilitating cost reduction due to mass production effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例のプリスケーラICを構成するダイナ
ミック型分周回路およびD形フリップフロップ(FF)
における正弦波信号入力時の入力感度特性を示す図であ
る。
FIG. 2 is a dynamic frequency divider circuit and a D-type flip-flop (FF) included in the prescaler IC of this embodiment.
6 is a diagram showing input sensitivity characteristics when a sine wave signal is input in FIG.

【符号の説明】 1,2 入力端子 3,4 電源端子 5 出力端子 6 ダイナミック型分周回路 7 スタティック型分周回路 10 プリスケーラIC C1,C2 コンデンサ FF1,FF2 D形フリップフロップ M1 アナログ乗算器[Explanation of Codes] 1, 2 Input Terminals 3, 4 Power Supply Terminals 5 Output Terminals 6 Dynamic Type Frequency Division Circuits 7 Static Type Frequency Division Circuits 10 Prescaler ICs C1, C2 Capacitors FF1, FF2 D Type Flip Flops M1 Analog Multipliers

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の入力端子から受けた第1の交流信
号を第1の分周比で分周するダイナミック型分周回路
と、分周された前記第1の交流信号および第2の入力端
子からの第2の交流信号のいずれかを受けこの受けた交
流信号を第2の分周比で分周するスタティック型分周回
路と、前記ダイナミック型分周回路の出力端からの分周
された前記第1の交流信号を前記スタティック型分周回
路の入力端に結合するコンデンサとを備え、 前記ダイナミック型分周回路の電源と前記スタティック
型分周回路の電源とが、互いに独立に供給されているこ
とを特徴とするプリスケーラ。
1. A dynamic type frequency dividing circuit for dividing a first AC signal received from a first input terminal by a first frequency division ratio, the divided first AC signal and second frequency dividing circuit. A static type frequency dividing circuit which receives one of the second AC signals from the input terminal and divides the received AC signal by a second frequency dividing ratio, and frequency division from the output terminal of the dynamic type frequency dividing circuit. And a capacitor that couples the generated first AC signal to an input terminal of the static frequency divider circuit, and the power source of the dynamic frequency divider circuit and the power source of the static frequency divider circuit are independently supplied from each other. A prescaler that is characterized by being.
【請求項2】 モノリシック集積回路化されていること
を特徴とする請求項1記載のプリスケーラ。
2. The prescaler according to claim 1, which is a monolithic integrated circuit.
【請求項3】 前記ダイナミック型分周回路が、ギルバ
ート型乗算回路により前記第1の交流信号の分周を行
い、 前記スタティック型分周回路が、D形フリップフロップ
回路により前記受けた交流信号の分周を行うことを特徴
とする請求項2記載のプリスケーラ。
3. The dynamic divider circuit divides the first AC signal by a Gilbert multiplier circuit, and the static divider circuit divides the received AC signal by a D flip-flop circuit. The prescaler according to claim 2, wherein frequency division is performed.
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