KR940006930B1 - 디지탈 주파수 분할기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

디지탈 주파수 분할기

제1도는 본 발명에 따른 디지탈 주파수 분할기를 계략적으로 나타냄,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2,3 : 래치 4 : 멀티플렉서

6,7 : 가산기 8 : D형 플립플롭

9 : AND게이트

본 발명은 입력 주파수 f_in의 펄스를 수신하여 출력 주파수

의 펄스들을 공급하는 디지탈주파수 분할기에 관한 것이다.

이러한 디지탈 주파수 분할기는 미합중국 특허 제4,295,158호에 공시되어 있다. 이 공지된 주파수 분할기는 주 N-위치 카운터에서 카운트 펄스가 공급되는 보조 카운터의 명령을 받는 단극 스위치를 이용한다. 단극 스위치를 토글링 시킴으로써 페이즈 리드(phase lead)가 발생되나, 그중 일부는 상대적인 저주파수 지연 펄스를 이용하여 억제시킴 수 있다. 따라서, 카운터로 이루어진 주파수 분할기는 다중 플립플립단 몇 논리 게이트에 관련된 리플 지연들을 수단하는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 전술한 단점이 완화되는 디지탈 주파수 분할기를 제공하는 것이다.

그러므로, 본 발명에 따르면, Y의 수치나 Y와 X의 차를 공급하는 제1가산기 수단; 상기 제 1 가산기수단에 의해 공급된 수와 기억된. 수의 차를 도출하는 제2가산기 수단; 그 제2가산기 수단에서 공급되는 차를 연속적으로 기억하고, 제 2 가산기 수단으로부터의 다음 차도출 동안 그 차를 기억된 수로서 상기 제 2가산기 수단에 공급하고 f_in에서 인출되는 속도로 작동가능한 기억수단; 및 그 기억수단의 내용에 따라 f_out펄스들을 발생하는 출력수단 으로 이루어지는 디지탈 주파수 분할기가 제공된다.

따라서, 본 발명에 따른 디지탈 주파수 분할기는 상대적인 고동작 주파수에서 동작할 수 있는 장점을 가진다. 이 주파수 분할기의 또 다른 장점은 제작이 간단하다는 것이다.

이 주파수 분할기의 바람직한 실시예에는 2개 레지스터, 즉 멀터플릭서와, 반복 출력의 부호에 따라 Y나Y-X의 값을 출력하는 가산기가 있다. 상기 값, Y 또는 Y-X값은 바로 앞서 반복 계산된 합에 해당하는 피드백 신호와 주가산기에서 연속으로 더해진다. 주가산기의출력은 입력 주파수 펄스들과 동기로 배치된후 연속 반복 동작을 위해 주가산기에 피드백된다. 출력값의 사인이 바뀔때마다, 멀티플렉서가 인에이블되어 출력에 입력 주파수 펄스를 하게 하는데, 이렇게 공급된 펄스 주파수

관계를 갖는다.

바람직한 실시예의 주파수 분할기는 장기간에 걸쳐 분수 불력 주파수의 최상치를 트랜잭션(transaction)누산으로 인한 에러없이 공급한다. 출력 주파수의 해(resolution)는 2진수 X 및 Y의 규정된 비트 카운트내에서 더 향상된다. 더우기, X외 Y의 값들은 하드워어를 다시 형성안해도 바꿀 수 있다.

도면은 디지탈 신호처리 응용에 있어 특히 심각하면서 비교적 전형적인 문제에 대한 해결안을 보여주는 논리도이다. 본 발명의 목적은 입력 펄스 주파수 f_in의 비교적 정확한 분수인

출력 주가수 f_out를 갖는 디지탈 펄스열을 출력하는데 있다. 이 분수 관계식에 있어, 주파수들의 출력 대 입력비는

로 정의된다. 여기서

이며 X와 Y는 둘다 양의 정수이다. 상대적인 절단에러(trunccation error)는 사이클의 수와 함께 감소한다. 출력은 X 입력이 n비트 데이타 워드동안 펄스된 후(여기서, X는 분모이고 2⁽ⁿ⁾-1보다 작지않다) 유효해진다. X의 Y수는 회로를 동시에 리세트하는 로드동작 중 2진값 데이타로 입력된다. 그후 f_out펄스의 하강 에지로 인해 연속 입력펄스 f_in을 f_out=

의 요구 관계식을 만족시키면서 출력펄스 f_out으로 언제 전송시킴 것인가에 관한 최상의 추정치를 수화적으로 결정하기 위하여 2개의 피드백 루프를 이용하는 반복 동작이 시작된다. 본 실시예의 회로는, X와 Y가 X

Y인 양의 정수일때만 대단히 폭넓은 범위의 주파수 비를 제공한다. 따라서, 출력 주파수는 Y/X비로 규정된 입력 주파수의 최대치에서, 음의 분수까지의 범위를 지닐 수 있으며, X 입력 펄스후에 유효화 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 주파수 분할기(1)의 일실시예이다. 도시된 바처럼, 이 주파스 분할기(1)에는 2진수의 X와 Y를나타내는 2진 데이타를 수신하여 유지하는 래치들(2,3)이 있다. 래치(2)의 X값은 2의 보수음 형식으로 표시된다. X값은 가산기(6)에 공급되기 천에 블럭(4)에서 0과 복합된다. 멀티플렉서(4)는 값의 SIGN이 0일때는 이 -X값을 가산기(6)에 송신하나, 이 SIGN 피드백 신호가1이면 0을 가산기(6)에 송신한다. 가산기(6)는 각 SIGN 신호치들 1과 0에 대해서 Y나 Y-X의 값을 가진 합(INCR)을 출력한다.

INCR값, Y나 Y-X는 또 가산기(7)에서 직전 반복의 결과를 나타내는 수와 더해진다. 그러한 피드백값 D와 가산기(47)의 INCR 값이 더해지면 D형 플립플롭(8)에 래치하기에 적당한 SUM 데이타(13비트 2진 출력)가 발생한다. SUM 값의 플립플롭(8)으로의 래치는 펄스 f_in의 하강에지와 동기적으로 이루어진다. 결국, 플립플롭(8)은 SUM의 현존값을 래치한 후 뒤이은 반복 합산을 위해 피드백 데이타 D를 가산기(7)에 제공한다. 플립플롭(8)의 최상위 값(MSB)은 멀티플렉서(4)를 구동시키는데 이용되는 SIGN 피드백 신호의 상태를 나타낸다. SIGN 신호의 보수는 펄스 f_in이 펄스 f_out으로 송신될 때를 처방하기 위하여 AND게이트(9)의 구동에 사용된다.

개념적인 회로의 목적은 회로가 수신하는 매

펄스마다 펄스 f_out을 공급하는 것이다. 본 실시예의 회로는 최초 증분 Y-X(여기서, X는 Y보다 크거나 같다)를 규정함으로써 상기 목적을 달성한다. 따라서, 가산기(6)의 INCR 출력은 Y-X이고 D값은 0일때, 로드 시컨스 다음의 제1펄스의 하강에지와 더불어 플립플롭(8)에 입력되는 SUM 값은 음이 된다. 그러한 2의 보수음 값일 경우, 플립플롭(8)으로부터의 D출력의 MSB는 1이 될 것이다. 결국, 최초의 f_in펄스의 결과에 이어, 가산기(6)는 한 입력으로 멀티플렉서(4)로부터 0을 수신하고 다른 입력으로 Y를 수신하여, SIGN=1에 대해 INCR 출력값 Y를 발생한다. 가산기(7)는 그 값 Y와 플립플롭(8)으로부터의 피드백신호 D를 수신한다. 플립플롭(8)의 D출력은 앞서 입력된 값 Y-X(여기서 X는 Y보다 크다)이다. 최초의 f_in펄스의 결과에서 가산기(7)의 출력은 SUM으로 표시되는 2Y-X의 값을 갖는 수이다. 제2의 f_in펄스의 하강에지에서 새로운 SUM=2Y-X값은 플립플롭(8)에 래치되고 다음 반복 동작을 위해 가산기(7)에 피드백된다.

연속적인 f_in펄스에 근거한 그러한 반복동작의 되풀이는 종국에 가서 더이상 음이 되지 않는 가산기(7)로부터의 SUM 값을 초래한다. SUM 데이타의 값이 양이 되어 f_in펄스의 하강에지와 동기로 플립플롭(8)에 래치되면, 출력 D의 SIGN 비트 D는 0으로 바뀌고

은 1이 된다. 1의 값의

은 AND 게이트(9)가 다음 연속하는 f_in펄스를 f_out라안에 전송시키게 한다.

플립플롭(8)은, AND 게이트(9)에 송신된 f_in펄스가 플립플릅(8)으로 래치된 새

의 상태를 안정시킬 정도로 충분히 지연된 경우, f_in펄스들의 상승에지와 동기로 동작될 수 있다.그렇지 않으면, 전(前)의

신호와 fm 펄스가 일시적으로 중첩되어 잘못된 f_out펄스를 발생할 가능성이 있다.

SUM 값이 플립플롭(8)에 잔여값으로 보유되고 INCR 값과의 뒤이은 가산을 위해 가산기(7)에 피드백된다. SIGN 값이 0이 되면 INCf_in값은 다시 Y-X가 된다. 플립플롭(8)에서의 보유와 가산기(7)에서의 그러한 잔여값의 사용은 절단에러를 제거하고

비에 따라 계산된 출력 주파수의 연속 개선되는 최상의 추정값을 공급한다.

X와 Y의 값들을 래치시키는 LOAD 명령은 플립플롭(8)을 리제트 하는데로 이용된다. 이 방식은 2가지 의미를 내포한다. 첫째로, 출력주파수는 초기 조건에 관계없이 슬로프 Y/X에 근거하고, 둘째로, 초기 조건없이 X값으로 2의 보수가 사용되면, SUM의 최하위 비트는 0으로 유지된다. 따라서, 그러한 조건하에서는, SUM의 최하위 비트 및 D라인이 생략되 가산기(7) 및 플립플롭(8)의 크기를 감소시키거나, 자리이동되 가산기(7) 및 플립플롭(8)이 동일 크기로 존재하는데로 콘 해(resolution)를 얻을 수 있다. 로드 사이클의 일부로서 플립플롭(8)에 초기 조건을 받아들이는 실시예가 비교적 적은 회로 변형에 의해 구성될 수 있다. 래치(2), 래치(3), 멀티플렉서(4), 및 가산기(6)의 구성은 다른 수단에 의해서도 제공될 수 있다. 예를들면, X와 Y값의 크기가 일정하다면 그런 다른 수단을 사용하는 것이 쉬워질 수 있다. 그러한 일정한 크기의 값이 적용될때, 라인 INCR상의 값은 사인 신호의 상태에 다라 Y와 Y-X에서 순환한다. 따라서, 도면은 X와 Y의 값이 사용자의 생각대로 변하리라 예상되는 바람직한 장치를 나타낸다. 그러므로- 도면에서 점선의 파측면에 있는 블럭들은 바람직하나 본 발명의 중요한 동작 능력은 아니다. 구현되는 주파수 분할구조가 고정되든 고정되지 않든간에 관계없이, 동기화, 피드백 및 반복 합산은 그대로 실행될 것이다.

AND 게이트(9)는 f_in과 f_out사이가 일치하는데 까지 주파수 분할기의 동작 범위를 연장한다. AND 게이트(9)는

가 분할기를 통해 전달될때, 즉 하이 상태의

신호를 발생하는 상황에서 f_out이 제공되게 보증한다.

도면에 예시된 회로는 사용되는 기준 주파수가 제한되고 넓은 범위의 출력 주파수들을 요구하는 초고주파수 디지탈 응용에 특히 적합하다. INCR는 그 값이 Y나 Y-X로 변경될 수 있다. 비록 가산기(7) 및 플립플롭(8)이 입력 혹은 베이스 주파수 fm에서 동작할 수 있어야하나, 그러한 기능적 요소는 확장 주파수 확장 주파수 성능을 이용하여 용이하게 사용가능하다. 가변 X 및 Y 값을 처리하는 확장 능력이 있어도, 부가요소들 즉, 가산기(6) 및 멀티플렉서(4)는 고속 성능으로 용이하게 사용될 수 있는 장치이다. 따라서, 회로(1)는 최상의 추정 출력으로 디지탈 주파수를 분할하면서 상대적인 절단에러를 감소시키고, 베이스 또는 입력 주파수 f_in까지 상한 범위가 확장하는 전(全) 주파수 범위를 달성하고, 예외적인 고주파수 동작을 행하는 구조를 공급하는 것이 가능하다.

Claims (6)

1. 입력 주파수 f_in으로 펄스들을 수신하여 출력 주파수 f_out를 출력할 때, f_out=Y/Xf_in(여기서, X와 Y는

   

   인 양의 정수)를 만족시키는 디지탈 주파수 분할기로서, 자신에 결합된 기억수단(8)에 기억되 있는 기억된 수나 사인(sign)에 따라 수치 Y나 Y와 X 사이의 차 Y-X를 선택적으로 공급하는 제1가산기수단(4,6), 제1가산기 수단(4,6)과 기억수단(8)을 결합되어 상기 계 1가산기 수단(4,6)에 의해 공급된 수와 기억수단(8)에 기억되어 있는 기억된 수 사이의 합을 도출하는 제2가산기 수단(7)으로서, 상기 기억수단(8)은 제2가산기 수단(7)에 의해 공급되는 합을 연속해서 기억하고, 상기 제2가산기 수단(7)에서의 다음 차이 도출 동안 기억된 수로서 상기 합을 상기 제2가산기 수단(7)에 공급하며, 상기 f_in에서 인출된 속도로 작동가능한 것인 상기 제2가산기 수단(7), 및 상기 기억 수단(8)에 결합되어 그것의 내용에 따라 f_out펄스들을 발생하는 출력수단(9)으로서, 상기 기억수단(8)에 기억된 수의 사인에 따라 f_in펄스를 차단하거나 전달하는 게이트를 포함하는 상기 출력수단(9)으로 구성되는

   디지탈 주파수 분할기.
2. 제1항에 있어서, X와 Y가 2진 형식의 수치이고, 상기 제2가산기 수단(7)이 2진 가산기인 것을 특징으로 하는 디지탈 주파수 분할기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1가산기 수단(4,6)은 -X 값 및 0 값을 수신하여 -X 또는 0 값을 출력하는 멀티플렉서(4)와 그 멀티플렉서(4)의 출력과 Y 값을 수신하는 2진 가산기(6)를 포함하며: 상기 멀티플렉서(4)는 기억수단(8)에 기억된 수들의 사인을 표시하는 신호에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 디지탈주파수 분할기.
4. 제3항에 있어서, X 값이 2의 보수음값으로 상기 멀티플렉서(4)에 제공되는 것을 특징으로 하는 디지탈 주파수 분할기.
5. 제1항에 있어서, 상기 기억수단(8)은 클록된 수지 래치장치인 것을 특징으로 하는 디지탈 주파수 분할기.
6. 제5항에 있어서, 상기 클록된 수치 래치장치(8)는 수신된 f_in펄스의 하강에지에 동기되는 D형 플립플롭인 것을 특징으로 하는 디지탈 주파수 분할기.

Images