專利名稱：時鐘的小數分頻方法
技術領域：
本發明涉及通信領域的時鐘技術，尤其涉及一種時鐘的小數分頻方法。
背景技術：
在目前的通訊系統中，由于設計的需要，對一些同步設計，需要采用小數分頻的辦法得到時鐘，如在一個38.88M的SDH同步系統中，對應STM-1的開銷的提取，有時需要用到2.048M的開銷提取時鐘。但是2.048M不能通過38.88M整數得到，只能通過小數分頻得到。
時鐘小數分頻的原理如下假設輸入時鐘的頻率為f0，輸出頻率為fx，則k＝f0/fx＝m+n，其中m=[f0fx],0≤n<1]]>其中，m是f0/fx的整數部分，n是f0/fx的小數部分。
為了實現K分頻，可以對f0進行a次m分頻和b次m+1分頻，并且滿足下面關系(a+b)·kf0=a·mf0+b·m+1f0]]>即(a+b)·k＝a·m+b·(m+1)整理后得到ab=m+1-kk-m=1-nn]]>如果要由38.88M得到2.048M時鐘，則將f0＝38.88MHz、fx＝2.048MHz代入上式計算得到m＝18，a＝1，b＝63，即對38.88MHz進行1次18分頻和63次19分頻就能得到2.048MHz時鐘。
參閱圖1，常用的小數分頻是根據上述的小數分頻的原理，將頻率為fo的時鐘a次m分頻、b次m+1分頻后間插得到需要的小數分頻時鐘，其頻率為fx。在具體實現時小數分頻主要有以下兩種方法一如果由38.88M時鐘小數分頻到8.192時鐘，根據上述小數分頻的原理將f0＝38.88MHz、fx＝8.192MHz代入計算得m＝4，a＝65，b＝191，即對38.88MHz進行65次4分頻和191次5分頻就能得到8.192MHz時鐘。這時采用的方法就有很多，如可以先進行65次4分頻，再進行191次5分頻；也可以先進行65次4-5交替分頻，再進行126次5分頻。
雖然這種實現方法較簡單，但從上面的小數分頻特點可知，采用38.88M分頻到8.192M的時鐘占空比，可以到60％；同時時鐘的抖動/頻偏比較大。因此采用這種小數分頻的得到的時鐘，只適用于對時鐘占空比不高的情況；如果需要用這個小數分頻時鐘作為鎖相環的參考時鐘，鎖相環回就會出現失鎖等情況。
方法二為了提高小數分頻的時鐘質量，將38.88M倍頻到77.76M或者到155.52M時鐘，然后用77.76M及155.52M時鐘小數分頻得到8.192M時鐘。
1、將f0＝77.76MHz、fx＝8.192MHz代入前述公式計算得到m＝9，a＝65，b＝63，即對77.76MHz進行65次9分頻和63次10分頻就能得到8.192MHz時鐘。
采用65次9-10分頻，在進行2次9分頻就可以得到占空比及抖動有很大提高的時鐘。
2、將f0＝155.52MHz、fx＝8.192MHz代入計算得到m＝18，a＝1，b＝63；即對155.52MHz進行1次18分頻和63次19分頻就能得到8.192MHz時鐘。
這個時鐘已經基本上接近用2.048晶振產生的時鐘了。
雖然從原理上看，提高時鐘的頻率差可以有效的改善小數分頻后的時鐘的性能和質量；但是由于要先對時鐘進行倍頻處理，這樣會使系統結構變得復雜，而且成本大幅度地提高。
發明內容
本發明提供一種時鐘的小數分頻方法，以解決現有技術中提高時鐘性能時存在結構復雜和成本高的問題。
一種時鐘的小數分頻方法，該方法為按m分頻和m+1分頻間插的方式對待分頻時鐘進行小數分頻，得到一個基本時鐘，并同時產生一個使能信號；利用所述使能信號整形所述基本時鐘，獲得所需頻率的時鐘信號。
根據上述方法根據相同時間內，待分頻時鐘的時鐘半周期的數目與二倍頻待分頻時鐘的時鐘周期的數目相等來確定m分頻和m+1分頻的間插數，使小數分頻后得到的時鐘信號的長短周期均勻，以提高小數分頻后的時鐘均勻度。
通過與小數分頻中采用的待分頻時鐘信號的觸發沿的反向觸發沿產生所述使能信號。
根據m分頻及m+1分頻的間插數目和將二倍頻待分頻時鐘小數分頻到所需頻率時鐘的占空比來產生使能信號，使通過使能信號整形后的基本時鐘的占空比與將二倍頻待分頻時鐘小數分頻到所需頻率時鐘的占空比相同。
整形所述基本時鐘是指將使能信號與基本時鐘進行邏輯運算來從基本時鐘信號中扣除或增加脈沖。
本發明通過不同分頻的間插能夠改善時鐘的均勻度，通過使能信號扣除或增加脈沖，還能改善占空比，提供時鐘性能。因而采用本發明得到的小數分頻時鐘與先倍頻再小數分頻得到的時鐘在性能和質量上基本相同；由于不需要對待分頻時鐘信號進行倍頻處理，因而系統結構更簡單，從而能夠在一定程度上降低系統成本。
圖1為現有技術中小數分頻原理框圖；圖2為本發明小數分頻原理框圖；圖3為典型的同頻數字傳輸系統(SDH)設備開銷處理示意圖；
圖4為時鐘產生示意圖。
具體實施例方式
參閱圖2所示，本發明實現小數分頻的方法為根據待分頻時鐘f0(以下稱時鐘f0)的頻率和所需時鐘fx(以下稱時鐘fx)的頻率確定實現小數分頻需進行的a次m分頻和b次m+1分頻的參數a、b、m；然后按m分頻和m+1分頻間插的方式對待分頻時鐘f0進行小數分頻，得到基本時鐘f1；并同時產生使能信號，通過該使能信號去整形基本時鐘f1，得到所需頻率的時鐘信號fx。
如果小數分頻采用時鐘f0的上升沿，則使能信號采用下降沿；反之，如果小數分頻采用時鐘f0的下降沿，則使能信號采用上升沿。使能信號同小數分頻后的時鐘信號進行的邏輯運算根據具體實現可采用“與”、“或”、“非”等。
使能信號產生的原則根據時鐘f0小數分頻到時鐘fx的m分頻及m+1分頻的間插數目，以及用倍頻時鐘2f0小數分頻到相同頻率時鐘的占空比的情況，合理產生使能信號，使用使能信號整形后的時鐘的占空比與用時鐘2f0小數分頻到的相同頻率時鐘的占空比相同。
上述方法的詳細說明如下根據小數分頻的原理可知如果由時鐘f0進行小數分頻到時鐘fx，必然會是進行a次m分頻，b次m+1分頻。
(1)、如果m是奇數，則m分頻的高電平最大為(m+1)/2，低電平為(m-(m+1)/2)＝(m-1)/2；反之低電平最大為(m+1)/2，高電平為(m-(m+1)/2)＝(m-1)/2。因此得到的小數分頻時鐘fx的占空比最大為((m+1)/2)/m＝(m+1)/2m。
(2)、如果m是偶數，則m+1分頻得到的占空比較大。同理可以得到m+1分頻的高電平最大為(m+2)/2，低電平為((m+1)-(m+2)/2)＝m/2；反之低電平最大為(m+2)/2，高電平為((m+1)-(m+1)/2)＝m/2。因此得到的小數分頻時鐘fx的占空比最大為((m+1)+1)/2)/(m+1)＝(m+2)/2(m+1)。
(3)、綜合(1)、(2)可得，小數分頻的最大占空比為(m+1)/2m(m為大于等于3的奇數)。
由(3)的公式可以得到，小數分頻的最大占空比為2/3。隨著分頻比的增大，占空比越來越小。這就說明通過小數分頻到相同的時鐘，提高待分頻時鐘的頻率可以得到占空比更好時鐘的原因。
根據上述小數分頻的原理可得如果由時鐘f0進行小數分頻到時鐘fx，k1＝f0/fx＝m1+n1；時鐘2f0進行小數分頻到時鐘fx，k2＝2f0/fx＝m2+n2；對f0進行半周期計數，如果需要達到同2f0分頻到fx的效果，需要以下的等式X*2m1+Y*2(m1+1)＝Z*(m2)+W*(m2+1)其中(1)、等式前部分是一段時間內f0分頻的時鐘半周期的數目，后部分是相同時間內2f0分頻的時鐘周期的數目。
(2)、X、Y、Z、W是不定因子X表示用f0分頻到fx的短周期(進行m1分頻)的f0的時鐘周期數；Y表示用f0分頻到fx的長周期(進行m1+1分頻)的f0的時鐘周期數；W表示用2f0分頻到fx的短周期(進行m2分頻)的2f0的時鐘周期數；Z表示用2f0分頻到fx的長周期(進行m2+1分頻)的2f0的時鐘周期數。
這個方程是不定方程，確定其解的原則是使得到的小數分頻時鐘的占空比盡量小，時鐘抖動盡量小，也就是使不同占空比的時鐘進行合理得間插。比如對于如果需要進行50次5分頻，40次4分頻的時鐘來說，最好采用40次5-4分頻，然后再10次5分頻。而不采用先50次分頻，再40次分頻的方法。當得到合理解后，用f0小數分頻到fx可以采用多種不同方法，如扣半個脈沖等，得到需要的小數分頻時鐘fx。
這就是本發明方法采用頻率為f0的時鐘小數到分頻頻率為fx的時鐘，也可以達到用2倍的f0時鐘分頻到fx的時鐘性能的理論依據。
參閱圖4所示，在光同步數字傳輸系統(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)中，目前對于傳送的開銷信息，采用2.048M/8.192M的時鐘，而系統中采用的基本上都是38.88M/77.76M的時鐘，在一些小容量系統中，常采用38.88M的系統時鐘(見圖1)，因此這時需要由38.88M分頻得到2.048M/8.192M時鐘。現以38.88M分頻到8.192M時鐘為例說明本發明的方法。
(1)、確定小數分頻中的參數根據小數分頻可知，由38.88M分頻到8.192M時鐘需要4/5分頻；由77.76M分頻到8.192M時鐘需要9/10分頻；代入公式X*2m1+Y*2(m1+1)＝Z*(m2)+W*(m2+1)有8*X+10*Y＝9*Z+10*W；這個方程的解很多，由對77.76MHz進行65次9分頻和63次10分頻就能得到8.192MHz時鐘。可以得到，77.76M分頻到8.192M采用9-10-9-10分頻得到的時鐘最好，因此可以取Z＝W，于是可以得到8*X+10*Y＝19*Z。
可見這個方程的解有X＝1，Y＝3，Z＝2；X＝2，Y＝6，Z＝4；X＝3，Y＝9，Z＝8；等；由于分頻間隔越大，時鐘的抖動越大，因此應取X＝1，Y＝3，Z＝2這組解，這樣對38.88M進行5-5-5-4分頻得到的8.192M時鐘，可以同用77M進行10-10-9-9的分頻得到的8.192M時鐘質量差不多。
從上述取解可知，確定m分頻和m+1分頻的間插數是按照以m分頻的間插數和m+1分頻間插數差的絕對值最小為原則的。
(2)、具體實現，參閱圖4所示A、采用先63次5-5-5-4分頻，然后再進行2次4-5分頻，分頻次數總數為63*4+4＝256。用時鐘信號sys38m的上升沿小數分頻后得到時鐘信號sysclk8m_tmp。
B、然后再用時鐘信號sys38m的下降沿做一個使能信號enable，enable信號的關鍵是要將第1，2次5分頻的8M時鐘的高電平扣掉半個38M周期，將5分頻的占空比調整為50％；在第3個5分頻的8M時鐘前后各扣掉半個38m周期，調整第3個5分頻及第4個4分頻的占空比為55.55％。
C、將使能信號enable與信號sysclk8m_tmp相與就得到sysclk8m信號，即傳送開銷信息的時鐘信號。
可見得到的sysclk8m的占空比最大為55.5％，同時時鐘的抖動也有很大提高。基本上接近于用77M分頻的效果，相當于77M小數分頻時進行10-10-9-9的分頻。對于其他頻率的時鐘，其小數分頻與上述處理過程相同。
權利要求
1.一種時鐘的小數分頻方法，將待分頻時鐘進行m分頻和m+1分頻后得到所需時鐘；其特征在于該方法為按m分頻和m+1分頻間插的方式對待分頻時鐘進行小數分頻，得到一個基本時鐘，并同時產生一個使能信號；利用所述使能信號整形所述基本時鐘，獲得所需頻率的時鐘信號。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，根據相同時間內，待分頻時鐘的時鐘半周期的數目與二倍頻待分頻時鐘的時鐘周期的數目相等來確定m分頻和m+1分頻的間插數，使小數分頻后得到的時鐘信號的長短周期均勻。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過與小數分頻中采用的待分頻時鐘信號的觸發沿的反向觸發沿產生所述使能信號。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，根據m分頻及m+1分頻的間插數目和將二倍頻待分頻時鐘小數分頻到所需頻率時鐘的占空比來產生使能信號，使通過使能信號整形后的基本時鐘的占空比與將二倍頻待分頻時鐘小數分頻到所需頻率時鐘的占空比相同。
5.如權利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，整形所述基本時鐘是指將使能信號與基本時鐘進行邏輯運算來從基本時鐘信號中扣除或增加脈沖。
6.如權利要求2所述的方法，其特征在于，確定m分頻和m+1分頻的間插數是按照以m分頻的間插數和m+1分頻間插數差的絕對值最小為原則的。
全文摘要
本發明公開了一種時鐘的小數分頻方法，該方法為按m分頻和m+1分頻間插的方式對待分頻時鐘進行小數分頻，得到一個基本時鐘，并同時產生一個使能信號；利用所述使能信號整形所述基本時鐘，獲得所需頻率的時鐘信號。本發明通過不同分頻的間插能夠改善時鐘的均勻度，通過使能信號扣除或增加脈沖，還能改善占空比，提高時鐘性能。因而采用本發明得到的小數分頻時鐘與先倍頻再小數分頻得到的時鐘在性能和質量上基本相同。
文檔編號H03L7/18GK1642011SQ200410002149
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月5日 優先權日2004年1月5日
發明者潘國杰 申請人:華為技術有限公司