鎖相環(huán)中的分頻器

鎖相環(huán)中的分頻器，是一個神來之筆，有了這個分頻器，一個PCB板上，只需要一個好晶振，就可以獲得幾乎任何頻率的，而且指標(biāo)優(yōu)良的信號。

分頻器放置于鎖相環(huán)的反饋回路中，作用是將VCO的高頻率信號以指定的分頻倍數(shù)分頻到參考頻率，然后輸入到鑒相器，與參考時鐘，也就是晶振，進行比較。

頻率低的分頻器，可以用一個通用可編程計數(shù)器實現(xiàn)。

比如說，有一個計數(shù)器，它對輸入時鐘信號的上升沿進行計數(shù)，每計到N個上升沿，就輸出一個上升沿，那么這個計數(shù)器就可以看做分頻比為N的分頻器。

但是這種通用可編程計數(shù)器只能在較低的頻率下工作(通常在1GHz以下)，所以就不滿足我們射頻上的需要了。而且，退一萬步講，就算頻率上滿足要求了，但是功耗性能也不是最優(yōu)的。

分頻器的輸入端是鎖相環(huán)中工作頻率最高的電路，也是功耗最大的電路。

在射頻鎖相環(huán)的分頻器設(shè)計中，按照工作頻率，將整個分頻器分為前端和后端兩部分。

前端呢，負責(zé)高頻信號的分頻，將高頻信號分頻到較低頻率。

后端呢，可以使用可編程計數(shù)器，進一步將信號分頻至所需的頻率。

前端電路稱為預(yù)定標(biāo)器，最常用的是雙模預(yù)定標(biāo)器，即具有兩個分頻比為N或N+1的預(yù)定標(biāo)器，常見的分頻比有8或9,4或5等，分頻比由一位輸入控制信號來決定。

在現(xiàn)代鎖相環(huán)中，經(jīng)常用到的分頻器是基于雙模預(yù)定標(biāo)器的雙模分頻器，如下圖所示。

其中，預(yù)定標(biāo)器由控制信號控制其分頻比為N或者N+1，P和S為兩個可編程計數(shù)器，這里分別設(shè)置為分頻比P和S，并且滿足P大于等于S。

雙模分頻器的工作原理是這樣的：

(1) 在一個周期開始時，預(yù)定標(biāo)器設(shè)定為分頻比N+1，即每輸入N+1個振蕩器時鐘沿，預(yù)定標(biāo)器輸出一個時鐘沿給下面的計數(shù)器P和S。

(2) 當(dāng)計數(shù)器S得到S個輸入時鐘沿時，因為S值通常小于P值，所以其首先輸出一個時鐘沿，然后停止計數(shù)。此時，分頻器已接收到S(N+1)個振蕩器時鐘沿。

(3) S計數(shù)器的輸出時鐘沿，改變了預(yù)定標(biāo)器的控制信號，預(yù)定標(biāo)器分頻比改變?yōu)镹，

(4) 在P計數(shù)器接收到下(P-S)個預(yù)定標(biāo)器輸出時鐘沿后，P計數(shù)器計數(shù)達到P，輸出一個時鐘沿，這意味著分頻器又接收到(P-S)*N個振蕩器時鐘沿。

(5) P計數(shù)器的輸出時鐘沿重置整個分頻器，一個分頻器周期就結(jié)束了。

這樣，在一個分頻器周期內(nèi)，總共接收到S(N+1)+(P-S)N,也就是PN+S個振蕩器時鐘沿，這樣就實現(xiàn)了PN+S的分頻比，其中P大于或等于S。

這樣的話，只要改變S的值，就可以使分頻比以1的步進變化。

審核編輯：湯梓紅