專利名稱：小數(shù)分頻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分頻領(lǐng)域，特別是涉及一種小數(shù)分頻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
音頻系統(tǒng)需要一個(gè)可靠精確的系統(tǒng)時(shí)鐘以達(dá)到期望的性能指標(biāo)，同時(shí)音頻系統(tǒng)也必須支持48KHz，44.1KHz等基本采樣率。在一些應(yīng)用中，系統(tǒng)時(shí)鐘可以由外部輸入，但大多數(shù)情況下，需要音頻系統(tǒng)自身來(lái)產(chǎn)生內(nèi)部的系統(tǒng)時(shí)鐘。例如，若需要48KHz采樣率，則要求系統(tǒng)時(shí)鐘=48KHz/256=12.288MHz ;又例如，若需要44.1KHz采樣率，則要求系統(tǒng)時(shí)鐘=44.lKHz/256=l1.2896MHz。目前音頻系統(tǒng)多采用模擬電路來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘，采取模擬內(nèi)插技術(shù)抑制小數(shù)分頻存在的相位噪聲，占用芯片面積大、功耗大等缺點(diǎn)。為此，在公開(kāi)號(hào)為CN-1642011的中國(guó)專利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種時(shí)鐘的小數(shù)分頻方法，該方法按m分頻和m+1分頻間插的方式對(duì)待分頻的時(shí)鐘進(jìn)行小數(shù)分頻，得到一個(gè)基本時(shí)鐘，并同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)使能信號(hào)，再利用使能信號(hào)來(lái)整形所述基本時(shí)鐘，獲得所需頻率的時(shí)鐘信號(hào)。但是此方法相位差較大，無(wú)法滿足音頻系統(tǒng)的性能要求。此外，在公開(kāi)號(hào)為CN-102394654A的中國(guó)專利文獻(xiàn)中提出了一種用于小數(shù)分頻的sigmal-delta調(diào)制器。該方法使用反饋濾波單元來(lái)減少噪聲落在低頻處的能量，但此方法在硬件開(kāi)銷上比較大，同時(shí)實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低且頻率分辨率高的小數(shù)分頻系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種小數(shù)分頻系統(tǒng)，其至少包括:序列產(chǎn)生電路，基于預(yù)設(shè)的分頻比變化率及分頻比的小數(shù)部分來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字序列；delta-sigma調(diào)制器，連接所述序列產(chǎn)生電路輸出端，基于所述數(shù)字序列來(lái)輸出包含2種控制信號(hào)的控制信號(hào)流；其中，在預(yù)定數(shù)量個(gè)待分頻的頻率信號(hào)的周期時(shí)間，輸出的2種控制信號(hào)的個(gè)數(shù)比基于分頻比的小數(shù)部分來(lái)確定；分頻比控制電路,連接所述delta-sigma調(diào)制器,基于所述控制信號(hào)流的當(dāng)前控制信號(hào)由預(yù)定的各分頻比中確定一種作為當(dāng)前分頻比；分頻器，連接所述分頻比控制電路，基于所確定的當(dāng)前分頻比來(lái)對(duì)待分頻的頻率信號(hào)進(jìn)行當(dāng)前分頻。優(yōu)選地，所述序列產(chǎn)生電路基于預(yù)定的分頻比變化率、分頻比的小數(shù)部分及預(yù)設(shè)的頻率偏差來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字序列；更為優(yōu)選地，所述序列產(chǎn)生電路包括鋸齒形序列產(chǎn)生電路或正弦形序列產(chǎn)生電路等。優(yōu)選地，所述delta-sigma調(diào)制器為非線性采樣數(shù)據(jù)的閉環(huán)控制電路；更為優(yōu)選地，所述delta-sigma調(diào)制器包括閉環(huán)式第一級(jí)積分電路、連接所述第一級(jí)積分電路的第二級(jí)積分電路以及量化器；更進(jìn)一步地，所述第二級(jí)積分電路為閉環(huán)式電路。優(yōu)選地，所述小數(shù)分頻系統(tǒng)用于音頻系統(tǒng)。如上所述，本發(fā)明的小數(shù)分頻系統(tǒng)，具有以下有益效果:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、頻率分
辨率高等。


圖1顯示為本發(fā)明的小數(shù)分頻系統(tǒng)示意圖。圖2a及2b顯示為本發(fā)明的小數(shù)分頻系統(tǒng)的序列產(chǎn)生電路輸出的數(shù)字序列示意圖。圖3顯示為本發(fā)明的小數(shù)分頻系統(tǒng)的delta-sigma調(diào)制器輸出的控制信號(hào)流示意圖。圖4顯示為本發(fā)明的小數(shù)分頻系統(tǒng)的delta-sigma調(diào)制器的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明I 小數(shù)分頻系統(tǒng)11 序列產(chǎn)生電路12 delta-sigma 調(diào)制器13 分頻比控制電路14 分頻器
具體實(shí)施例方式以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。請(qǐng)參閱圖1至圖4。須知，本說(shuō)明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。如圖所示，本發(fā)明提供一種小數(shù)分頻系統(tǒng)。該小數(shù)分頻系統(tǒng)I至少包括:序列產(chǎn)生電路11、delta-sigma調(diào)制器12、分頻比控制電路13、以及分頻器14。所述序列產(chǎn)生電路11基于預(yù)設(shè)的分頻比變化率及分頻比的小數(shù)部分來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字序列。其中，所述分頻比變化率用于確定所產(chǎn)生的數(shù)字序列的周期，分頻比的小數(shù)部分用于確定所產(chǎn)生的數(shù)字序列的幅度。例如，若待分頻的頻率信號(hào)的頻率Fin=480MHz，所需要的頻率Fout=12.288MHz,則分頻比=480/12.288=39.0625=39+1/16。又例如，若待分頻的頻率信號(hào)的頻率Fin=480MHz，所需要的頻率Fout=Il.2896MHz，則分頻比=480/11.2896=42.517=42+76/147。優(yōu)選地，若分頻比變化率Fc=6KHz，所述序列產(chǎn)生電路為產(chǎn)生鋸齒形數(shù)字序列的鋸齒形序列產(chǎn)生電路，則該鋸齒形序列產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的數(shù)字序列如圖2a所示，其中，DCEN=-l+2*(分頻比的小數(shù)部分)。例如，若分頻比=480/12.288=39.0625=39+1/16，則 DCEN=-1+2/16 ;若分頻比=480/11.2896=42.517=42+76/147，則 DCEN=_l+2*76/147。更為優(yōu)選地，考慮到實(shí)際電路的非理想性，所述序列產(chǎn)生電路11基于預(yù)定的分頻比變化率、分頻比的小數(shù)部分及預(yù)設(shè)的頻率偏差來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字序列，以便獲得更為準(zhǔn)確的分頻效果。其中，所述頻率偏差用于微調(diào)所產(chǎn)生的數(shù)字序列的幅度，其值基于實(shí)際電路調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)值來(lái)確定，可通過(guò)配置寄存器來(lái)靈活修改。例如，若分頻比變化率Fc=6KHz，所述序列產(chǎn)生電路為產(chǎn)生鋸齒形數(shù)字序列的鋸齒形序列產(chǎn)生電路,則該鋸齒形序列產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的數(shù)字序列如圖2b所示，其中，DSH是頻
率偏差百分比。需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述所述僅僅只是列示，而非對(duì)本發(fā)明的現(xiàn)限制，事實(shí)上，任何能基于預(yù)設(shè)的分頻比變化率及分頻比的小數(shù)部分來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字序列的數(shù)字電路，例如，產(chǎn)生正弦形數(shù)字序列的正弦形序列產(chǎn)生電路等，均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于以上所述，應(yīng)該理解序列產(chǎn)生電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，故在此不再予以詳述。

所述delta-sigma調(diào)制器12連接所述序列產(chǎn)生電路11輸出端，基于所述序列產(chǎn)生電路11輸出的數(shù)字序列來(lái)輸出包含2種控制信號(hào)的控制信號(hào)流；其中，在預(yù)定數(shù)量個(gè)待分頻的頻率信號(hào)的周期時(shí)間，輸出的2種控制信號(hào)的個(gè)數(shù)比基于分頻比的小數(shù)部分來(lái)確定。例如，若分頻比為=480/12.288=39.0625=39+丄，則在頻率為480MHz的待分頻
16
的頻率信號(hào)的Wk1個(gè)周期，所述delta-sigma調(diào)制器12輸出的2種控制信號(hào)的個(gè)數(shù)比為1-丄
15^1 = -Ti*76則在頻率為480MHz的待分頻的頻
—若分頻比=480/11.2896=42.517=42+ —,
16147
率信號(hào)的147k2個(gè)周期時(shí)間,所述delta-sigma調(diào)制器12輸出的2種控制信號(hào)的個(gè)數(shù)比為
1-^6
71-76= I47。
T6_
147所述delta-sigma調(diào)制器12優(yōu)選是一個(gè)非線性采樣數(shù)據(jù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，利用反饋環(huán)路來(lái)提高量化器的有效分辨率,并整形其量化噪聲。在本實(shí)施例中,所述delta-sigma調(diào)制器12輸出為I比特信號(hào)流，也稱作脈沖疏密波，如圖3所示。所述delta-sigma調(diào)制器12的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)如圖4所示，該delta-sigma調(diào)制器的閉環(huán)式第一級(jí)積分電路由加法器1、加法器2、延遲單元I及兩個(gè)常數(shù)乘法器構(gòu)成，閉環(huán)式第二級(jí)積分電路由加法器3、加法器4、加法器5、延遲單元2及常數(shù)乘法器構(gòu)成。該delta-sigma調(diào)制器接收序列產(chǎn)生電路11輸出的如圖2所示的常數(shù)序列，與I比特量化器反饋值通過(guò)加法器I相減后，輸入到常數(shù)乘法器，該常數(shù)乘法器的輸出與延遲單元I的反饋值通過(guò)加法器2求和，該第一級(jí)積分電路也可被視作環(huán)路濾波器。第一級(jí)積分電路的輸出與I比特量化器反饋值通過(guò)加法器3相減后，輸入到加法器4。經(jīng)過(guò)2級(jí)積分后，通過(guò)加法器5與量化誤差相加，最后通過(guò)I比特量化器輸出I比特控制信號(hào)流到后續(xù)的分頻比控制電路13。需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述所述僅僅只是列示，而非對(duì)本發(fā)明的限制，事實(shí)上，任何能基于數(shù)字序列來(lái)輸出包含2種控制信號(hào)的控制信號(hào)流的數(shù)字電路，均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。所述分頻比控制電路13連接所述delta-sigma調(diào)制器12，基于所述控制信號(hào)流的當(dāng)前控制信號(hào)由預(yù)定的各分頻比中確定一種作為當(dāng)前分頻比。例如,若所述delta-sigma調(diào)制器12當(dāng)前輸出的控制信號(hào)為高電平,貝U所述分頻比控制電路13由預(yù)定的分頻比“39及40”中確定39作為當(dāng)前分頻比；若所述delta-sigma調(diào)制器12當(dāng)前輸出的控制信號(hào)為低電平，則所述分頻比控制電路13由預(yù)定的分頻比“39及40”中確定40作為當(dāng)前分頻比。又例如，若所述delta-sigma調(diào)制器12當(dāng)前輸出的控制信號(hào)為第一電平，則所述分頻比控制電路13由預(yù)定的分頻比“42及43”中確定42作為當(dāng)前分頻比；若所述delta-sigma調(diào)制器12當(dāng)前輸出的控制信號(hào)為第二電平，則所述分頻比控制電路13由預(yù)定的分頻比“42及43”中確定43作為當(dāng)前分頻比。所述分頻比控制電路13優(yōu)選可采用多路選擇器等來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述分頻器1 4連接所述分頻比控制電路13，基于所確定的當(dāng)前分頻比來(lái)對(duì)待分頻的頻率信號(hào)進(jìn)行當(dāng)前分頻。例如，若待分頻的頻率信號(hào)的頻率為480MHz，所述分頻比控制電路13確定40作為當(dāng)前分頻比，則所述分頻器14將480MHz進(jìn)行40分頻；若分頻比控制電路13確定39作為當(dāng)前分頻比，則所述分頻器14將480MHz進(jìn)行39分頻；由于在Iek1個(gè)周期內(nèi)，所述delta-sigma調(diào)制器12輸出的2種控制信號(hào)的個(gè)數(shù)比為15:1,相應(yīng)地,所述分頻比控制電路13在Wk1個(gè)周期內(nèi)Kk1次確定39作為當(dāng)前分頻比、Ic1次確定40作為當(dāng)前分頻比，也就是，在Wk1個(gè)周期內(nèi)，所述分頻器14將480MHz進(jìn)行Mk1次39分頻、Ii1次40分頻，由此，所
480 〒人 +480A
述分頻器14輸出的平均頻率為:.39_1 40 1 = 12 288
16/ ,
O又例如，若待分頻的頻率信號(hào)的頻率為480MHz，所述分頻比控制電路13確定42作為當(dāng)前分頻比，則所述分頻器14將480MHz進(jìn)行42分頻；若分頻比控制電路13確定43作為當(dāng)前分頻比，則所述分頻器14將480MHz進(jìn)行43分頻；由于在147k2個(gè)周期內(nèi)，所述delta-sigma調(diào)制器12輸出的2種控制信號(hào)的個(gè)數(shù)比為71:76，相應(yīng)地，所述分頻比控制電路13在147k2個(gè)周期內(nèi)71k2次確定42作為當(dāng)前分頻比、76k2次確定43作為當(dāng)前分頻比，也就是，在147k2個(gè)周期內(nèi)，所述分頻器14將480MHz進(jìn)行71k2次42分頻、76k2次43分頻，由此，所述分頻器14輸出的平均頻率為:
權(quán)利要求
1.一種小數(shù)分頻系統(tǒng)，其特征在于，所述小數(shù)分頻系統(tǒng)至少包括: 序列產(chǎn)生電路，基于預(yù)設(shè)的分頻比變化率及分頻比的小數(shù)部分來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字序列； delta-sigma調(diào)制器，連接所述序列產(chǎn)生電路輸出端，基于所述數(shù)字序列來(lái)輸出包含2種控制信號(hào)的控制信號(hào)流；其中，在預(yù)定數(shù)量個(gè)待分頻的頻率信號(hào)的周期時(shí)間，輸出的2種控制信號(hào)的個(gè)數(shù)比基于分頻比的小數(shù)部分來(lái)確定； 分頻比控制電路，連接所述delta-sigma調(diào)制器，基于所述控制信號(hào)流的當(dāng)前控制信號(hào)由預(yù)定的各分頻比中確定一種作為當(dāng)前分頻比； 分頻器，連接所述分頻比控制電路，基于所確定的當(dāng)前分頻比來(lái)對(duì)待分頻的頻率信號(hào)進(jìn)行當(dāng)前分頻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小數(shù)分頻系統(tǒng)，其特征在于:所述序列產(chǎn)生電路基于預(yù)定的分頻比變化率、分頻比的小數(shù)部分及預(yù)設(shè)的頻率偏差來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小數(shù)分頻系統(tǒng)，其特征在于:所述序列產(chǎn)生電路包括鋸齒形序列產(chǎn)生電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小數(shù)分頻系統(tǒng)，其特征在于:所述序列產(chǎn)生電路包括正弦形序列產(chǎn)生電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小數(shù)分頻系統(tǒng)，其特征在于:所述delta-sigma調(diào)制器為非線性采樣數(shù)據(jù)的閉環(huán)控制電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小數(shù)分頻系統(tǒng)，其特征在于:所述delta-sigma調(diào)制器包括閉環(huán)式第一級(jí)積分電路、連接所述第一級(jí)積分電路的第二級(jí)積分電路以及量化器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小數(shù)分頻系統(tǒng)，其特征在于:所述第二級(jí)積分電路為閉環(huán)式電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小數(shù)分頻系統(tǒng)，其特征在于:所述小數(shù)分頻系統(tǒng)用于音頻系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小數(shù)分頻系統(tǒng)。該小數(shù)分頻系統(tǒng)至少包括基于預(yù)設(shè)的分頻比變化率及分頻比的小數(shù)部分來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字序列的序列產(chǎn)生電路；基于序列產(chǎn)生電路輸出的數(shù)字序列來(lái)輸出包含2種控制信號(hào)的控制信號(hào)流的delta-sigma調(diào)制器；基于delta-sigma調(diào)制器輸出的控制信號(hào)流的當(dāng)前控制信號(hào)由預(yù)定的各分頻比中確定一種作為當(dāng)前分頻比的分頻比控制電路；基于所確定的當(dāng)前分頻比來(lái)對(duì)待分頻的頻率信號(hào)進(jìn)行當(dāng)前分頻的分頻器；其中，在預(yù)定數(shù)量個(gè)待分頻的頻率信號(hào)的周期時(shí)間，輸出的2種控制信號(hào)的個(gè)數(shù)比基于分頻比的小數(shù)部分來(lái)確定。本發(fā)明采用全數(shù)字方案，利用數(shù)字技術(shù)改善相位噪聲，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、頻率分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03K23/64GK103178834SQ20131007335
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者榮蓉, 許剛 申請(qǐng)人:上海山景集成電路股份有限公司