專利名稱：倍頻器電路及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種倍頻器，尤指一種結構簡單、易于級聯、倍頻精準的倍頻器電路及系統。
背景技術：
倍頻器是使輸出信號頻率等于輸入信號頻率整數倍的電路，用于實現將頻率信號加倍，通常作為數字電路的工作時鐘，要求倍頻器具備高精度、低噪聲的特點，輸出時鐘相對輸入時鐘的倍數稱為倍頻次數。現有的倍頻器一般選擇鎖相環結構，以滿足高精度、低噪聲的要求，但具有芯片開銷大，設計困難等缺點，因此有必要提供一種結構簡單、芯片面積小、易于級聯的倍頻器。。·

發明內容
鑒于以上內容，有必要提供一種結構簡單、易于級聯、倍頻精確且成本低廉的倍頻器電路。—種倍頻器電路，包括一第一信號輸入端，一第二信號輸入端，一輸出端，一電源端，一接地端，所述倍頻器電路還包括一與所述第一信號輸入端、所述第二信號輸入端、所述電源端、所述接地端相連的主控電路，一與所述電源端、所述接地端相連的基準電路，一與所述主控電路、所述基準電路、所述輸出端、所述電源端、所述接地端相連的頻率合成電路。所述主控電路包括一與所述第一信號輸入端相連的第一場效應管、一與所述第二信號輸入端相連的第二場效應管、一與所述第一場效應管及所述第二場效應管相連的第三場效應管、一與所述第一場效應管、所述第三場效應管及所述電源端相連的第四場效應管、一與所述第二場效應管、所述第三場效應管、所述第四場效應管及所述電源端相連的第五場效應管，所述基準電路包括一與所述接地端相連的第六場效應管、一與所述第六場效應管相連的第七場效應管、一與所述第六場效應管、所述第七場效應管及所述電源端相連的第八場效應管，所述頻率合成電路包括一與所述第三場效應管、所述第四場效應管、所述第五場效應管、所述第六場效應管、所述第七場效應管、所述第八場效應管及所述輸出端相連的比較器。—種倍頻器系統，包括一第一信號輸入端、一第二信號輸入端、一輸出端，一電源端，一接地端，所述倍頻器系統還包括一用于檢測該第一信號輸入端及該第二信號輸入端的主控電路、一為該主控電路提供基準電壓的基準電路、一將主控電路輸出電壓Vl及基準電路的基準電壓V2進行頻率合成的頻率合成電路。所述第一信號輸入端與所述第二信號輸入端輸入一對差分信號至所述主控電路，所述主控電路檢測差分信號后得到輸出電壓Vl，所述輸出電壓Vl與所述基準電路的基準電壓V2 —起進入所述頻率合成電路，經過所述頻率合成電路進行頻率合成以后得到二倍頻率信號輸出至所述輸出端。相對現有技術，本發明倍頻器電路及系統可以實現精確的二倍頻，具有帶寬大、結構簡單、易于級聯的特點。


圖I為本發明倍頻器系統較佳實施方式的系統架構圖。圖2為本發明倍頻器電路較佳實施方式的電路圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發明倍頻器電路較佳實現方式包括一第一信號輸入端Vin，一第二信號輸入端Vip, —輸出端Vout, —電源端VCC, —接地端GND, —與所述第一信號輸入端Vin、所述第二信號輸入端Vip、所述電源端VCC、所述接地端GND相連的主控電路，一與所述電源端VCC、所述接地端GND相連的基準電路，一與所述主控電路、所述基準電路、所述輸出端Vout、所述電源端VCC、所述接地端GND相連的頻率合成電路。請同時參閱圖2，圖2為本發明倍頻器電路較佳實施方式的電路架構圖。其中，該·主控電路包括一第一場效應管Ml、一第二場效應管M2、一第三場效應管M3、一第四場效應管M4、一第五場效應管M5，該基準電路包括一第六場效應管M6、一第七場效應管M7、一第八場效應管M8，該頻率合成電路包括一比較器CMP。本發明倍頻器電路較佳實施方式的連接關系如下該第一場效應管Ml的柵極與該第一信號輸入端Vin相連,該第二場效應管M2的柵極與該第二信號輸入端Vip相連,該第一場效應管Ml的源極、該第二場效應管M2的源極、該第三場效應管M3的柵極和漏極、該第四場效應管M4的柵極、該第五場效應管M5的柵極與該比較器CMP的正向輸入端Vl共同相連，該第一場效應管Ml的漏極與該第四場效應管M4的漏極相連，該第二場效應管M2的漏極與該第五場效應管M5的漏極相連，該第六場效應管M6的柵極和漏極、該第七場效應管M7的源極、該第八場效應管M8的柵極與該比較器CMP的反向輸入端V2共同相連，該第七場效應管M7的漏極與該第八場效應管M8的漏極相連，該第三場效應管M3的源極、該第六場效應管M6的源極共同連接接地端GND，該第四場效應管M4的源極、該第五場效應管M5的源極、該第七場效應管M7的柵極、該第八場效應管M8的源極共同連接電源端VCC，該比較器CMP的輸出與輸出端Vout相連。—種倍頻器系統，包括一第一信號輸入端Vin、一第二信號輸入端Vip、一輸出端Vout、一用于檢測該第一信號輸入端Vin及該第二信號輸入端Vip的主控電路、一為該主控電路提供基準電壓的基準電路、一將主控電路輸出電壓Vl及基準電路的基準電壓V2進行頻率合成的頻率合成電路。所述第一信號輸入端Vin與所述第二信號輸入端Vip輸入一對差分信號至所述主控電路，所述主控電路檢測差分信號后得到輸出電壓VI，所述輸出電壓Vl與所述基準電路的基準電壓V2 —起進入所述頻率合成電路，所述頻率合成電路將所述輸出電壓Vl和所述基準電壓V2進行頻率合成以后得到二倍頻率信號輸出至所述輸出端。本發明倍頻器電路及系統的工作原理如下所述該第一信號輸入端Vin與該第二信號輸入端ViP共同輸入一對差分信號至該主控電路，經過該主控電流檢測后得到輸出電壓Vl，該輸出電壓Vl與基準電路的基準電壓V2 —起進入頻率合成電路進行頻率合成，得到二倍頻率信號輸出至該輸出端Vout。首先設置該第三場效應管M3的寬長比大于該第六場效應管M6,如設置該第三場效應管M3的寬長比為該第六場效應管M6的二倍,設置該第一場效應管Ml、該第二場效應管M2、該第七場效應管M7的寬長比相等,設置該第四場效應管M4、該第五場效應管M5、該第八場效應管M8的寬長比相等,設置該第一信號輸入端Vin和該第二信號輸入端Vip —對差分信號，且其信號擺幅為電源端VCC到接地端GND。現分三種情況對倍頻器電路及系統的工作原理進行分析
1、當該第一信號輸入端Vin的電壓值等于該第二信號輸入端Vip的電壓值時，該第一場效應管Ml、該第二場效應管M2、該第四場效應管M4、該第五場效應管M5均導通,該第三場效應管M3流過最大電流，即此時該輸出電壓Vl最高；
2、當該第一信號輸入端Vin的電壓值逐漸小于該第二信號輸入端Vip的電壓值時,流過該第三場效應管M3的電流逐漸減小，即此時該輸出電壓Vl也逐漸減小；當該第一信號輸入端Vin的電壓值與該第二信號輸入端Vip的電壓值達到最大負差值時，該第一場效應管Ml、該第四場效應管M4完全關閉，該第二場效應管M2、該第五場效應管M5保持導通，流過該第三場效應管M3的電流達到最小，即此時該輸出電壓Vl最低；·
3、當該第一信號輸入端Vin的電壓值逐漸大于該第二信號輸入端Vip的電壓值時,流過該第三場效應管M3的電流逐漸減小，即此時輸出電壓Vl也逐漸減小；當該第一信號輸入端Vin的電壓值與該第二信號輸入端Vip的電壓值達到最大正差值時,該第一場效應管Ml、該第四場效應管M4保持導通，該第二場效應管M2、該第五場效應管M5完全關閉，流過該第三場效應管M3的電流達到最小，即此時該輸出電壓Vl最低；
通過以上分析可見，輸出電壓Vl隨該第一信號輸入端Vin的電壓值和該第二信號輸入端Vip的電壓值的差值變化，且與其差值的絕對值成反比，而在一個周期里面，該第一信號輸入端Vin的電壓值和該第二信號輸入端Vip的電壓值的差值有兩次達到最大值，即輸出電壓Vl反映了該第一信號輸入端Vin的電壓值和該第二信號輸入端Vip的電壓值的二倍頻率信息，該第六場效應管M6、該第七場效應管M7和該第八場效應管M8共同產生一基準電壓V2，其電壓值設置在輸出電壓Vl的最高值與最低值的中點值，將輸出電壓VI、基準電壓V2通過所述比較器CMP進行比較，從而輸出頻率為該第一信號輸入端Vin和該第二信號輸入端Vip所輸入差分信號的二倍頻率信號。綜上，本發明可以實現精確的二倍頻功能，從輸入差分信號中提取二倍頻率信息，并將其轉化為輸入信號頻率的二倍輸出，該發明簡單易行，成本低廉，且易于級聯。
權利要求
1.一種倍頻器電路,其特征在于包括一第一信號輸入端，一第二信號輸入端，一輸出端，一電源端，一接地端，一與所述第一信號輸入端、所述第二信號輸入端、所述電源端、所述接地端相連的主控電路，一與所述電源端、所述接地端相連的基準電路，一與所述主控電路、所述基準電路、所述輸出端、所述電源端、所述接地端相連的頻率合成電路。
2.如權利要求I所述的倍頻器電路，其特征在于所述主控電路包括一與所述第一信號輸入端相連的第一場效應管、一與所述第二信號輸入端相連的第二場效應管、一與所述第一場效應管及所述第二場效應管相連的第三場效應管、一與所述第一場效應管、所述第三場效應管及所述電源端相連的第四場效應管、一與所述第二場效應管、所述第三場效應管、所述第四場效應管及所述電源端相連的第五場效應管，所述基準電路包括一與所述接地端相連的第六場效應管、一與所述第六場效應管相連的第七場效應管、一與所述第六場效應管、所述第七場效應管及所述電源端相連的第八場效應管，所述頻率合成電路包括一與所述第三場效應管、所述第四場效應管、所述第五場效應管、所述第六場效應管、所述第七場效應管、所述第八場效應管及所述輸出端相連的比較器。
3.如權利要求I所述的倍頻器電路，其特征在于所述第一場效應管的柵極與所述第一信號輸入端相連，所述第二場效應管的柵極與所述第二信號輸入端相連，所述第一場效應管的源極、所述第二場效應管的源極、所述第三場效應管的柵極和漏極、所述第四場效應管的柵極、所述第五場效應管的柵極與所述比較器的正向輸入端共同相連，所述第一場效應管的漏極與所述第四場效應管的漏極相連，所述第二場效應管的漏極與所述第五場效應管的漏極相連，所述第六場效應管的柵極和漏極、所述第七場效應管的源極、所述第八場效應管的柵極與所述比較器的反向輸入端共同相連，所述第七場效應管的漏極與所述第八場效應管的漏極相連，所述第三場效應管的源極、所述第六場效應管的源極共同連接所述接地端，所述第四場效應管的源極、所述第五場效應管的源極、所述第七場效應管的柵極、所述第八場效應管的源極共同連接所述電源端，所述比較器的輸出與所述輸出端相連。
4.一種倍頻器系統，包括一第一信號輸入端，一第二信號輸入端，一輸出端，一電源端，一接地端，其特征在于所述倍頻器系統還包括一用于檢測該第一信號輸入端及該第二信號輸入端的主控電路、一為該主控電路提供基準電壓的基準電路、一將主控電路輸出電壓Vl及基準電路的基準電壓V2進行頻率合成的頻率合成電路。
5.如權利要求4所述的倍頻器系統，其特征在于所述主控電路與所述第一信號輸入端、所述第二信號輸入端、所述頻率合成電路、電源端及接地端相連，所述基準電路與所述頻率合成電路、電源端及接地端相連，所述頻率合成電路與所述基準電路、所述主控電路、所述輸出端、所述電源端及所述接地端相連。
6.如權利要求4所述的倍頻器系統，其特征在于所述第一信號輸入端與所述第二信號輸入端輸入一對差分信號至所述主控電路，所述主控電路檢測所述一對差分信號后得到輸出電壓VI，所述輸出電壓Vl與所述基準電路的基準電壓V2 —起進入所述頻率合成電路進行合成，所述頻率合成電路進行頻率合成以后得到二倍頻率信號輸出至所述輸出端。
7.如權利要求6所述的倍頻器系統，其特征在于所述基準電壓V2的電壓值是所述輸出電壓Vl最高值和最低值的中間值。
8.如權利要求6所述的倍頻器系統，其特征在于所述二倍頻率信號的頻率是輸出電壓Vl的頻率與基準電壓V2的頻率的疊加。
全文摘要
一種倍頻器電路，包括一第一信號輸入端，一第二信號輸入端，一輸出端，一電源端，一接地端，一與所述第一信號輸入端、所述第二信號輸入端、所述電源端、所述接地端相連的主控電路，一與所述電源端、所述接地端相連的基準電路，一與所述主控電路、所述基準電路、所述輸出端、所述電源端、所述接地端相連的頻率合成電路。本發明具有結構簡單、易于級聯、倍頻精準的特點。
文檔編號H03B19/00GK102790587SQ20121026474
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者范方平 申請人:四川和芯微電子股份有限公司