JPS63151117A - Dynamic frequency divider - Google Patents

Dynamic frequency divider

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JPS63151117A
JPS63151117A JP29680986A JP29680986A JPS63151117A JP S63151117 A JPS63151117 A JP S63151117A JP 29680986 A JP29680986 A JP 29680986A JP 29680986 A JP29680986 A JP 29680986A JP S63151117 A JPS63151117 A JP S63151117A
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JP
Japan
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differential amplifier
phase
frequency divider
differential
constituting
Prior art date
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Pending
Application number
JP29680986A
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Japanese (ja)
Inventor
Masafumi Shigaki
雅文 志垣
Mikio Iwakuni
岩国 幹夫
Yoshiro Nakayama
中山 吉郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce an influence of the variance of a supply voltage and the variation of elements, and to stabilize the operation by constituting an inverter part and a buffer part of differential amplifiers and constituting dual frequency division loops to extend a power margin and an operation margin. CONSTITUTION:The inverter part and the buffer part constituting a dynamic frequency divider consist of first and second differential amplifiers 11 and 12 respectively. In-phase and anti-phase outputs of the first differential amplifier 11 are connected to opposite input terminals of the second differential amplifier 12 through switches 13 and 14. In-phase and anti-phase outputs of the second differential amplifier 12 are connected to input terminals of the first differential amplifier 11 through switches 15 and 16 so that they are equal to differential inputs of the second differential amplifier 12. The loop gain is obtained in both of the inverter part and the buffer part and dual frequency division loops are constituted in this manner. Thus, the influence due to the variance of the supply voltage, the variation of elements, or the like is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 論理ゲートを使用したダイナミック分周器において、イ
ンバータ部とバッファ部をそれぞれ差動増幅器で構成す
るとともに分周ループを2重にすることにより、電源マ
ージンならびに動作マージンを拡張し、電源電圧の変動
および素子のばらつきによる影響を軽減して動作の安定
化をはかるとともに、低電圧電源でも安定な動作が行な
えるようにしたものである。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] In a dynamic frequency divider using logic gates, the inverter section and buffer section are each configured with a differential amplifier, and the frequency division loop is doubled, thereby improving the power supply margin and The operation margin is expanded, and the effects of power supply voltage fluctuations and element variations are reduced to stabilize operation, and stable operation can be performed even with a low voltage power supply.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、マイクロ波等の高周波数帯で安定した分周動
作を行なうダイナミック分周器に関する。
The present invention relates to a dynamic frequency divider that performs stable frequency division operations in high frequency bands such as microwaves.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

マイクロ波領域で使用される高速分周器として、従来よ
りフリップフロップ回路を使用したスタテック型の分周
器が知られている。また、このスタテック型の分周器に
比較して論理ゲートの通過段数が1段ですむダイナミッ
ク型の分周器が、例えば、マーク・ロソチ他: I E
EE Journal  ofSolid−5tate
  C4rcuits、 5C−18巻、3号、369
〜376ページ、“GaAs  Digital  D
ynamic  rc”5for  Applicat
ion  up  to  10GHz ”、志垣他:
電子通信学会61年度総合全国大会、813番、3−2
50ページ、” 6GHz  GaAs  ダイナミッ
ク・スタテック1/4分周器”等により公知である。
A static type frequency divider using a flip-flop circuit has been known as a high-speed frequency divider used in the microwave region. In addition, there is a dynamic frequency divider that requires only one stage of logic gates to pass through compared to the static frequency divider, for example, as described by Mark Rosoch et al.: IE
EE Journal of Solid-5tate
C4rcuits, Volume 5C-18, No. 3, 369
~page 376, “GaAs Digital D
ynamic rc"5for Application
ion up to 10GHz”, Shigaki et al.
Institute of Electronics and Communication Engineers 61st Annual General Conference, No. 813, 3-2
50, "6 GHz GaAs Dynamic Static 1/4 Frequency Divider", etc.

このダイナミック分周器の基本回路は、第4図に示す構
成となっている。基本的には、インパークlの出力とバ
ッファ2の入力との間にスイッチ3が、バッファ2の出
力とインバータ1の入力との間にスイッチ4が介在され
た構成となっている。
The basic circuit of this dynamic frequency divider has the configuration shown in FIG. Basically, a switch 3 is interposed between the output of the imperc l and the input of the buffer 2, and a switch 4 is interposed between the output of the buffer 2 and the input of the inverter 1.

なお、上記したスイッチ3および4は、それぞれ交互に
オン−オフするスイッチで構成されており、出力にはス
イッチング周波数の1/2の出力が得られる。
Note that the switches 3 and 4 described above are configured of switches that are alternately turned on and off, respectively, and an output that is 1/2 of the switching frequency is obtained.

第5図は、第4図の基本構成に基づいて例えばGaAs
  FETで構成されたモノリシックICで作製される
実際の回路構成図である。インバータ1の出力はレベル
シフトダイオード5、FETスイッチ31を介してバッ
ファ2の入力に供給され、バッファ2の出力はFETス
イッチ4Iを介してインバータ1の入力に供給される。
FIG. 5 shows, for example, GaAs based on the basic configuration of FIG. 4.
FIG. 2 is an actual circuit configuration diagram manufactured using a monolithic IC composed of FETs. The output of the inverter 1 is supplied to the input of the buffer 2 via the level shift diode 5 and the FET switch 31, and the output of the buffer 2 is supplied to the input of the inverter 1 via the FET switch 4I.

そして、FETスイッチ3..4.を構成するFETの
ゲートにはそれぞれ入力のクロックC2Cが供給されて
スイッチングが行なわれる。また、出力は第4図の基本
回路には示されていないが、実際にはバッファ6を介し
て取出される構成となっている。
And FET switch 3. .. 4. An input clock C2C is supplied to the gates of the FETs constituting the FETs, respectively, and switching is performed. Although the output is not shown in the basic circuit of FIG. 4, it is actually taken out via the buffer 6.

この第5図に示す回路は、インバータを使用しているこ
と、ならびに全段が直流的に直接結合されていることか
ら、インバータ1→FETスイツチ31→バツフア2→
FETスイツチ4.を経て再びインバータ1に戻ってく
るループにおいて、インバータ1が正常に動作するよう
に直流レベルに対するレベルシフト量を合せてやる必要
がある。
The circuit shown in FIG. 5 uses an inverter and all stages are directly coupled in terms of DC, so that
FET switch 4. In the loop that returns to the inverter 1 through , it is necessary to match the amount of level shift with respect to the DC level so that the inverter 1 operates normally.

上記のインバータ1を構成するFETのソースはアース
レベルに固定されているため、このFETのゲートに入
力されるFETスイッチ41を介した直流レベルはアー
スレベルに対して高精度に制御されなければならない。
Since the source of the FET constituting the above-mentioned inverter 1 is fixed at the ground level, the DC level input to the gate of this FET via the FET switch 41 must be controlled with high precision with respect to the ground level. .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記した構成からなる従来の分周器においては、外部か
ら印加される電源電圧および入力のオフセット等に対し
て非常に敏感であり、これらの変動に対して回路動作の
面で大きく影響されるといった問題点があった。
The conventional frequency divider with the above configuration is extremely sensitive to externally applied power supply voltage and input offset, and circuit operation is greatly affected by these fluctuations. There was a problem.

例えば、入力のオフセットを変えると動作周波数が変り
、入力パワーが増えると動作点が変動して分周しなくな
る等の不都合が生じていた。さらに、低電圧電源では十
分なループ利得が得られず、低電圧電源で安定した動作
を行なわせるのは困難であった。
For example, when the input offset changes, the operating frequency changes, and when the input power increases, the operating point changes, causing problems such as frequency division not being possible. Furthermore, a sufficient loop gain cannot be obtained with a low voltage power supply, and it has been difficult to achieve stable operation with a low voltage power supply.

本発明は、ダイナミック分周器のインバータ部とバッフ
ァ部をそれぞれ差動増幅器で構成するとともに、分周ル
ープを2重構成として、電源電圧の変動および素子のば
らつきによる影響を軽減し、低電圧電源でも動作を可能
としたダイナミック分周器を提供することを目的とする
In the present invention, the inverter section and the buffer section of the dynamic frequency divider are each configured with a differential amplifier, and the frequency division loop is configured in a double configuration to reduce the effects of power supply voltage fluctuations and element variations, and to reduce the effects of power supply voltage fluctuations and element variations. The purpose of the present invention is to provide a dynamic frequency divider that can operate even when

c問題点を解決するための手段〕 第1図の原理図にも示すように、ダイナミック分周器を
構成するインバータ部を第1の差動増幅器11で、また
バッファ部を第2の差動増幅器12で構成し、上記第1
の差動増幅器11の同相および逆相出力をそれぞれスイ
ッチ13.14を介して第2の差動増幅器12の上記第
1の差動増幅器11とは逆の入力端子に接続するととも
に、上記第2の差動増幅器12の同相および逆相出力を
それぞれスイッチ15.16を介して上記第1の差動増
幅器11の入力端子に上記第2の差動増幅器12の差動
入力と同じになるように接続することにより、インバー
タ部とバッファ部の両方でループ利得を得るとともに分
周ループを2重構成となし、電源電圧の変動および素子
のばらつき等に起因して生じる影響を軽減したものであ
る。
Measures for Solving Problem c] As shown in the principle diagram in FIG. It consists of an amplifier 12, and the first
The in-phase and anti-phase outputs of the differential amplifiers 11 are respectively connected to the input terminals of the second differential amplifier 12 opposite to the first differential amplifier 11 via switches 13.14, and The in-phase and anti-phase outputs of the differential amplifiers 12 are connected to the input terminals of the first differential amplifier 11 via switches 15 and 16, respectively, so as to be the same as the differential inputs of the second differential amplifier 12. By connecting them, a loop gain is obtained in both the inverter section and the buffer section, and the frequency dividing loop has a double configuration, thereby reducing the effects caused by fluctuations in the power supply voltage, variations in elements, etc.

〔作 用〕[For production]

インバータ部とバッファ部の両方をそれぞれ差動増幅器
で構成するとともに、分周ループを2重構成とすること
により、十分なループ利得が得られるので低電圧電源で
も十分に安定した動作が行なえ、また、回路構成上バラ
ンスした回路を使用しているので、電源電圧の変動およ
び素子のばらつきに起因する影響を軽減することができ
る。
By configuring both the inverter section and the buffer section with differential amplifiers, and by configuring the frequency division loop in a double configuration, sufficient loop gain can be obtained, allowing sufficiently stable operation even with a low voltage power supply. Since a circuit with a balanced circuit configuration is used, the effects caused by fluctuations in power supply voltage and variations in elements can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明による一実施例について説明する。 An embodiment according to the present invention will be described below.

第2図は、本発明の一実施例を示す基本回路の構成図で
あり、図中のFETスイッチ13..14、.15..
16.はそれぞれ第1図中に示したスイッチ13,14
,15,16に相当する。
FIG. 2 is a block diagram of a basic circuit showing an embodiment of the present invention, and shows the FET switch 13. .. 14,. 15. ..
16. are the switches 13 and 14 shown in FIG.
, 15, 16.

また、具体的な実際の回路構成例を第3図に示す。Further, a specific example of an actual circuit configuration is shown in FIG.

ダイナミック分周器を構成するインバータ部は第1の差
動増幅器11により、またバッファ部は第2の差動増幅
器12により構成される。上記第1の差動増幅器11の
同相出力は、FETスイッチ13Iの一方の端子である
ドレインまたはソース端子に供給され、このFETスイ
ッチ131の他方の端子であるソースまたはドレイン端
子を介して、第2の差動増幅器12の逆相入力端子に供
給される。また、第1の差動増幅器11の逆相出力は、
FETスイッチ14.の一方の端子であるドレインまた
はソース端子に供給され、このFETスイッチ14.の
他方の端子であるソースまたはドレイン端子を介して、
第2の差動増幅器12の同相入力端子に供給される。
The inverter section constituting the dynamic frequency divider is composed of a first differential amplifier 11, and the buffer section is composed of a second differential amplifier 12. The common mode output of the first differential amplifier 11 is supplied to the drain or source terminal which is one terminal of the FET switch 13I, and is supplied to the second terminal via the source or drain terminal which is the other terminal of the FET switch 131. is supplied to the anti-phase input terminal of the differential amplifier 12. Moreover, the negative phase output of the first differential amplifier 11 is
FET switch 14. The drain or source terminal of this FET switch 14. through the source or drain terminal, which is the other terminal of
It is supplied to the common mode input terminal of the second differential amplifier 12.

上記第2の差動増幅器12からの同相出力は、FETス
イッチ15.の一方のドレインまたはソース端子に供給
され、他方のソースまたはドレイン端子を介して、第1
の差動増幅器11の同相入力端子に供給される。また、
第2の差動増幅器12からの逆相出力は、FETスイッ
チ161の一方のドレインまたはソース端子に供給され
、他方のソースまたはドレイン端子を介して、第1の差
動増幅器11の逆相入力端子に供給される。
The in-phase output from the second differential amplifier 12 is connected to the FET switch 15. is supplied to one drain or source terminal of the first
is supplied to the in-phase input terminal of the differential amplifier 11. Also,
The negative phase output from the second differential amplifier 12 is supplied to one drain or source terminal of the FET switch 161, and is supplied to the negative phase input terminal of the first differential amplifier 11 via the other source or drain terminal. is supplied to

また、上記のFETスイッチ13..141 はそれぞ
れそのゲートに供給される入力のクロックCにより駆動
され、またFETスイッチ15+  。
In addition, the above FET switch 13. .. 141 are each driven by the input clock C supplied to its gate, and the FET switch 15+.

16、はそれぞれそのゲートに供給される入力のクロッ
クCにより駆動され、正・逆位相を有する2つの入力分
周波に基づいて分周動作が行なわれる。なお、第3図中
に示した171〜174はそれぞれレベルシフトダイオ
ードである。
16 are each driven by an input clock C supplied to its gate, and a frequency dividing operation is performed based on two input frequency divided waves having positive and opposite phases. Note that 171 to 174 shown in FIG. 3 are level shift diodes, respectively.

上記の回路構成とすることにより、インバータ部(第1
の差動増幅器11)とバッファ部(第2の差動増幅器1
2)によって2段のループ利得が得られるため、1段あ
たりの利得は少なくてすむものである。従って、第3図
の回路中に示された抵抗18.〜18.の値は小さくて
よいため、回路のスイッチング動作が速くなり高速動作
が実現できるものである。
By having the above circuit configuration, the inverter section (first
differential amplifier 11) and a buffer section (second differential amplifier 1)
Since the loop gain of two stages can be obtained by 2), the gain per stage can be small. Therefore, the resistor 18. shown in the circuit of FIG. ~18. Since the value of can be small, the switching operation of the circuit becomes faster and high-speed operation can be realized.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した本発明によれば、ダイナミック分周器を構
成するインバータ部とバッファ部とにそれぞれ利得を有
する差動増幅器を使用するとともに、分周ループを2重
構成としたので、電源電圧の変動および素子のばらつき
による影響に強く、低電圧電源でも安定した動作を行な
うことがてきる。
According to the present invention described above, differential amplifiers each having a gain are used in the inverter section and the buffer section constituting the dynamic frequency divider, and the frequency division loop has a double configuration, so that fluctuations in the power supply voltage can be avoided. It is also highly resistant to the effects of element variations, and can operate stably even with low voltage power supplies.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理図、第2図は本発明の実施例であ
るダイナミック分周器の基本回路の構成図、第3図は実
施例の具体的な回路構成図、第4図は従来のダイナミッ
ク分周器の基本回路の構成図、第5図は従来例の具体的
な回路構成図である。 11・・・第1の差動増幅器、12・・・第2の差動増
幅器、13,14,15,16・・・スイッチ、1′3
、.14..15..16. ・・・FETスイッチ。 特許出願人    富 士 通 株式会社本党Y3¥4
の斥様図 第1図 穆5方七≧イ夛弓−基オ≦回gを 第2図 第3図
Fig. 1 is a diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of the basic circuit of a dynamic frequency divider that is an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a specific circuit block diagram of the embodiment, and Fig. 4 is FIG. 5 is a diagram showing a basic circuit configuration of a conventional dynamic frequency divider. FIG. 5 is a diagram showing a specific circuit configuration of a conventional example. 11... First differential amplifier, 12... Second differential amplifier, 13, 14, 15, 16... Switch, 1'3
,. 14. .. 15. .. 16. ...FET switch. Patent applicant: Fujitsu Honto Co., Ltd. Y3 ¥4
Figure 1: Mu 5 directions 7 ≧ I tai-kyu - Kio ≦ times g Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 インバータ部を構成する第1の差動増幅器(11)と、
バッファ部を構成する第2の差動増幅器(12)とを備
え、 上記第1の差動増幅器の同相および逆相出力をそれぞれ
スイッチ(13、14)を介して、上記第2の差動増幅
器の上記第1の差動増幅器とは逆の入力端子に供給する
とともに、 上記第2の差動増幅器の同相および逆相出力をそれぞれ
スイッチ(15、16)を介して、上記第1の差動増幅
器の同相および逆相入力端子に供給し、 正・逆位相を有する2つの入力分周波に基づいて分周動
作を行なうようにしたことを特徴とするダイナミック分
周器。
[Claims] A first differential amplifier (11) constituting an inverter section;
and a second differential amplifier (12) constituting a buffer section, the in-phase and anti-phase outputs of the first differential amplifier are connected to the second differential amplifier through switches (13, 14), respectively. The in-phase and anti-phase outputs of the second differential amplifier are supplied to the input terminal opposite to that of the first differential amplifier, respectively, through switches (15, 16). A dynamic frequency divider, characterized in that the dynamic frequency divider performs a frequency division operation based on two input frequency divided waves having positive and opposite phases, which are supplied to in-phase and anti-phase input terminals of an amplifier.
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