【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于頻率合成器設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路。
技術(shù)介紹
1、小數(shù)分頻器廣泛應(yīng)用于各類鎖相環(huán)的反饋環(huán)路當(dāng)中，將鎖相環(huán)輸出的高頻時鐘信號進行分頻，使得分頻后的頻率和參考時鐘頻率相同。小數(shù)分頻器的量化噪聲會很大程度上影響最終輸出時鐘的相位噪聲，隨著現(xiàn)代有線通信朝著超大規(guī)模和極高數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)率發(fā)展，要求小數(shù)分頻器輸出具有低的量化噪聲。
2、常用的小數(shù)分頻器量化噪聲抑制方法中，基于數(shù)字時間轉(zhuǎn)換電路(digital?timeconverter，dtc)或者相位插值電路的相位補償方案通過減小分頻器分頻步進以減小分頻器輸出量化噪聲。這兩種方法分頻精度很高，但是高頻相位插值電路或dtc電路功耗面積開銷較大，無法滿足在超大規(guī)模、極高數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)率條件下對面積和功耗的約束條件。基于有限沖激響應(yīng)濾波器(finite?impulse?response，fir)濾波的量化誤差抑制技術(shù)通過在分頻器的輸出端接入低通的fir濾波將高通的量化噪聲濾除。這種方法精度較低，抽頭數(shù)增加也會導(dǎo)致硬件復(fù)雜度與功耗提升。基于空時平均技術(shù)的量化噪聲抑制方法將將分頻器做成陣列，并采用動態(tài)元素匹配技術(shù)使得分頻器的輸出在空間上實現(xiàn)平均，進一步降低量化步進，提高量化精度。由于高度數(shù)字化，可以具有較好的pvt魯棒性與免校準(zhǔn)性。但這種方法只能運用于電荷泵型鎖相環(huán)中，并且要達到較高精度需要陣列大小指數(shù)級增長，具有較大的局限性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于，由于現(xiàn)有的小
2、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)實施例提供了一種基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，包括：三階噪聲整形調(diào)制模塊、動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊、相位切換分頻器模塊和流水線型相位插值模塊；
3、所述三階噪聲整形調(diào)制模塊用于將輸入分頻比進行時間平均，生成瞬時分頻比，輸出端與動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊輸入端連接；
4、所述動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊用于將瞬時分頻比進行空間平均并產(chǎn)生分頻器控制字與相位插值器控制字，輸出端與相位切換分頻器模塊輸入端、流水線型相位插值模塊輸入端相連接；
5、所述相位切換分頻器模塊用于根據(jù)所述分頻器控制字產(chǎn)生對應(yīng)分頻比的時鐘信號，輸出端與三階噪聲整形調(diào)制模塊輸入端、動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊輸入端、流水線型相位插值模塊輸入端相連接；
6、所述流水線型相位插值模塊用于根據(jù)所述時鐘信號進行相位插值產(chǎn)生精確相位的最終時鐘信號。
7、優(yōu)選的，所述三階噪聲整形調(diào)制模塊包括：線性反饋移位寄存器和三階噪聲整形調(diào)制器；
8、所述線性反饋移位寄存器產(chǎn)生均值為0的偽隨機數(shù)作為抖動添加到三階噪聲整形調(diào)制器內(nèi)，輸出端與三階噪聲整形調(diào)制器輸入端相連接；
9、所述三階噪聲整形調(diào)制器用于對所述輸入分頻比小數(shù)部分進行向下取整量化時的產(chǎn)生的誤差進行積分與微分，對量化噪聲進行噪聲整形，獲得所述瞬時分頻比。
10、優(yōu)選的，所述三階噪聲整形調(diào)制器包括：第一一階調(diào)制器、第二一階調(diào)制器和第三一階調(diào)制器；所述第一一階調(diào)制器、第二一階調(diào)制器和第三一階調(diào)制器級聯(lián)構(gòu)成；所述第一一階調(diào)制器輸入端與輸入分頻比相連接；所述第二一階調(diào)制器、第三一階調(diào)制器輸入端與線性反饋移位寄存器輸出端相連接。
11、優(yōu)選的，所述動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊包括：數(shù)據(jù)權(quán)重平均單元和相位選擇單元；
12、所述數(shù)據(jù)權(quán)重平均單元用于對所述瞬時分頻比進行空間平均，輸出瞬時分頻比的空間平均信號，輸出端與所述相位選擇單元相連接；
13、所述相位選擇單元用于根據(jù)所述瞬時分頻比的空間平均信號轉(zhuǎn)換為分頻器控制字、相位插值器控制字。
14、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)權(quán)重平均單元包括：累加器、碼轉(zhuǎn)溫度計碼和移位寄存器；所述相位選擇單元包括：多個符號計算器和加法器；
15、所述累加器、碼轉(zhuǎn)溫度計碼輸入端用于接收所述瞬時分頻比；所述累加器、碼轉(zhuǎn)溫度計碼輸出端與所述移位寄存器輸入端相連接；所述移位寄存器用于輸出瞬時分頻比的空間平均信號；所述多個符號計算器輸入端與移位寄存器輸出端一一對應(yīng)，用于接收所述瞬時分頻比的空間平均信號；所述符號計算器輸出端與加法器輸入端相連接；所述加法器輸出端用于輸出相位插值器控制字；
16、所述分頻器控制字為所述瞬時分頻比的空間平均信號末端信號與瞬時分頻比相加獲得。
17、優(yōu)選的，所述符號計算器包括：異或門、第一d觸發(fā)器和第二d觸發(fā)器；
18、所述異或門輸入端分別與瞬時分頻比的空間平均信號、第一d觸發(fā)器輸出端相連接；所述異或門輸出端與第一d觸發(fā)器輸入端相連接；所述第一d觸發(fā)器輸出端與第二d觸發(fā)器輸入端相連接；所述第二d觸發(fā)器輸出端與加法器輸入端相連接。
19、其中，所述多個符號計算器邏輯表達式為：
20、
21、所述ndwa，i[k]為瞬時分頻比的空間平均信號；所述ndwa，a[k]為空間平均信號末端信號；所述fi[k]為第二d觸發(fā)器輸出信號。
22、優(yōu)選的，所述相位切換分頻器模塊包括：多模分頻單元和相位切換單元；所述相位切換單元輸出端與多模分頻單元輸入端相連接；多模分頻單元輸出端與三階噪聲整形調(diào)制模塊輸入端、動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊輸入端、流水線型相位插值模塊輸入端相連接；所述分頻器控制字選擇部分傳輸至所述相位切換單元，運行部分傳輸至所述多模分頻單元；
23、其中，所述相位切換單元包括：脈沖產(chǎn)生器、計數(shù)器、時鐘緩沖器、比較器、d觸發(fā)器和狀態(tài)機；所述脈沖產(chǎn)生器輸出端、時鐘緩沖器輸出端、比較器輸出端與計數(shù)器輸入端相連接；所述d觸發(fā)器輸出端、計數(shù)器輸出端與比較器輸入端相連接；所述比較器輸出端、時鐘緩沖器輸出端與狀態(tài)機輸入端相連接。
24、優(yōu)選的，所述多模分頻單元包括：多個2/3模分頻器；所述多個2/3模分頻器級聯(lián)結(jié)構(gòu)；且在最后兩個2/3模分頻器之間設(shè)置有一個反相器和一個與非門，在最后兩個2/3模分頻器輸出端連接一個選擇器。
25、優(yōu)選的，所述流水線型相位插值模塊為多級流水線結(jié)構(gòu)；每級流水線包括：一個相位插值單元和一個多路選擇單元；
26、所述相位插值單元包括三個相位內(nèi)插器；所述多路選擇單元包括：兩個選擇器；所述時鐘信號的兩相輸入時鐘以不同排列方式輸入至所述三個相位內(nèi)插器內(nèi)；所述三個相位內(nèi)插器輸出信號以兩兩分配方式輸入至所述兩個選擇器中；其中，所述兩個選擇器選擇端接收所述相位插值器控制字，由所述相位插值器控制字選擇所述三個相位內(nèi)插器輸出信號中的其中一個。
27、優(yōu)選的，所述相位內(nèi)插器包括：4個電流源、兩個pmos管、兩個nmos管和一個與門；
28、所述兩個pmos管源極、兩個nmos管源極與4個電流源一一對應(yīng)連接；所述兩個pmos管柵極、與門輸入端為所述相位內(nèi)插器輸入端；所述與門輸出端與本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，包括：三階噪聲整形調(diào)制模塊、動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊、相位切換分頻器模塊和流水線型相位插值模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述三階噪聲整形調(diào)制模塊包括：線性反饋移位寄存器和三階噪聲整形調(diào)制器；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述三階噪聲整形調(diào)制器包括：第一一階調(diào)制器、第二一階調(diào)制器和第三一階調(diào)制器；所述第一一階調(diào)制器、第二一階調(diào)制器和第三一階調(diào)制器級聯(lián)構(gòu)成；所述第一一階調(diào)制器輸入端與輸入分頻比相連接；所述第二一階調(diào)制器、第三一階調(diào)制器輸入端與線性反饋移位寄存器輸出端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊包括：數(shù)據(jù)權(quán)重平均單元和相位選擇單元；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述數(shù)據(jù)權(quán)重平均單元包括：累加器、碼轉(zhuǎn)溫度計
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述符號計算器包括：異或門、第一D觸發(fā)器和第二D觸發(fā)器；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述相位切換分頻器模塊包括：多模分頻單元和相位切換單元；所述相位切換單元輸出端與多模分頻單元輸入端相連接；多模分頻單元輸出端與三階噪聲整形調(diào)制模塊輸入端、動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊輸入端、流水線型相位插值模塊輸入端相連接；所述分頻器控制字選擇部分傳輸至所述相位切換單元，運行部分傳輸至所述多模分頻單元；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述多模分頻單元包括：多個2/3模分頻器；所述多個2/3模分頻器級聯(lián)結(jié)構(gòu)；且在最后兩個2/3模分頻器之間設(shè)置有一個反相器和一個與非門，在最后兩個2/3模分頻器輸出端連接一個選擇器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述流水線型相位插值模塊為多級流水線結(jié)構(gòu)；每級流水線包括：一個相位插值單元和一個多路選擇單元；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述相位內(nèi)插器包括：4個電流源、兩個PMOS管、兩個NMOS管和一個與門；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，包括：三階噪聲整形調(diào)制模塊、動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊、相位切換分頻器模塊和流水線型相位插值模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述三階噪聲整形調(diào)制模塊包括：線性反饋移位寄存器和三階噪聲整形調(diào)制器；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述三階噪聲整形調(diào)制器包括：第一一階調(diào)制器、第二一階調(diào)制器和第三一階調(diào)制器；所述第一一階調(diào)制器、第二一階調(diào)制器和第三一階調(diào)制器級聯(lián)構(gòu)成；所述第一一階調(diào)制器輸入端與輸入分頻比相連接；所述第二一階調(diào)制器、第三一階調(diào)制器輸入端與線性反饋移位寄存器輸出端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述動態(tài)元素匹配與相位選擇模塊包括：數(shù)據(jù)權(quán)重平均單元和相位選擇單元；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多模分頻器電路，其特征在于，所述數(shù)據(jù)權(quán)重平均單元包括：累加器、碼轉(zhuǎn)溫度計碼和移位寄存器；所述相位選擇單元包括：多個符號計算器和加法器；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于空時平均與相位插值技術(shù)的小數(shù)多...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡昂，劉盛祥，孫科，楊承昱，王力，劉冬生，
申請(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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