Brevet FR2695773A1 — publié le 19940318

Circuit de comptage pour division de fréquence et synthétiseur équipé d'un tel circuit. La présente invention se rapporte aux circuits de comptage et en particulier aux circuits de comptage conçus pour effectuer une division par un nombre entier p supérieur à 1, c'est-à-dire pour recevoir, par exemple, des impulsions et fournir une impulsion pour p impulsions reçues. Les circuits de comptage sont connus qui comportent une chaîne d'additionneurs binaires et des Cuistres de rebouclage associés à chacun des additionneurs; un de ces circuits connus sera décrit plus loin à l'aide de la figure 1. Ces circuits de comptage sont employés en particulier dans des boucles de phase de synthétiseurs de fréquence, or, pour réduire le bruit et pour pouvoir travailler avec des pas de synthèse très petits, il faut compter à une fréquence aussi élevée que possible Avec les circuits de comptage connus la fréquence maximale de comptage est limitée par le temps de comptage d'une impulsion, c'est-à-dire que la période minimale des impulsions à compter doit au moins être égale à la somme des temps de comptage des additionneurs binaires de la chaîne. La présente invention a pour objet de réduire cette période minimale. Ceci est obtenue en différant la transmission des retenues entre les additionneurs de la chaîne; cette façon de procéder ne va plus permettre d'avoir le compte du circuit de comptage par lecture de l'état des registres de rebouclage mais le circuit de comptage continuera à fonctionner en diviseur de fréquence en fournissant une impulsion relativement à p impulsions reçues. Selon l'invention il est proposé un circuit de comptage pour recevoir un signal d'entrée présentant une caractéristique répétitive et fournir un signal de sortie présentant une information donnée pour une suite de p caractéristiques du signal d'entrée, o p est un entier supérieur à 1, comportant k additionneurs o k est un entier supérieur à 1 et k registres de rebouclage, les k additionneurs comportant une première, une deuxième et une troisième entrée, une sortie d'addition et une sortie de retenue, et étant couplés dans un montage en série par leur première entrée et leur sortie de retenue et les k registres de rebouclage étant associés respectivement aux k additionneurs entre la sortie d'addition et la troisième sortie de ces additionneurs, caractérisé en ce qu'il comporte k registres tampons disposés dans le montage en série, respectivement sur les sorties de retenue des k additionneurs. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui deprésentent: la figure 1, un circuit de comptage selon l'art connu, la figure 2, un circuit de comptage selon l'invention, les figures 3 et 4, des tableaux relatifs à l'évolution dans le temps des signaux en différents endroits du circuit selon la figure 2. La figure 1 représente un circuit de comptage selon l'invention, comportant cinq additionneurs Ai à AS, connectés dans un montage en série Chaque additionneur comporte une première, une deuxième et une troisième entrée, une sortie d'addition et une sortie de retenue; les sorties de retenue des additionneurs Ai à A 5 fournissent des signaux de retenue respectivement notés C 2 à C 6; les sorties des additionneurs Ai à A 4 sont respectivement réunies aux premières entrées des additionneurs A 2 à AS pour réaliser le montage en série Les cinq additionneurs Ai à A 5 sont respectivement associés à cinq registres de rebouclage, Bl à B 5, formés chacun à partir d'une bascule dont le changement d'état est autorisé par les impulsions d'un signal d'entrée, 1, du circuit de comptage; le rôle du circuit de comptage est principalement d'effectuer une division sur le nombre d'impulsions contenues dans son signal d'entrée 1 Chacun des registres comporte une entrée de commande de basculement et une sortie reliées respectivement à la sortie d'addition et à la troisiè,ne entrée de l'additionneur auquel le registre considéré est associé; les registres Bl à B 5 comportent également une entrée de commande de l'état de leur bascule, et ces cinq entrées de commande sont respectivement reliées aux cinq sorties d'un circuit d'affichage, 1, constitué par un registre à cinq positions dont l'état est commandé par un signal binaire N correspondant à la division à effectuer Le circuit d'affichage comporte une entrée de commande d'affichage dans les registres Bl à B 5 et cette entrée reçoit le signal C 6 de la sortie de retenue de l'additionneur AS à travers un inverseur 2; c'est ce même signal inversé, C 6, fourni par l'inverseur 2 qui constitue le signal de sortie du circuit de comptage. Le circuit de comptage selon la figure 1 est utilisé en décompteur de N à O avec N entier supérieur à 1 et inférieur à 32; pour ce mode de fonctionnement une tensian représentant le niveau O logique est appliquée sur la première entrée c-, "'additionneur Ai et une tension représentant le niveau 1 logique est appliquée sur la deuxième entrée des additionneurs Ai à A 5. Le circuit selon la figure 1 fonctionne par décomptage d'une unité à chaque impulsion de son signal d'entrée l; ce décomptage commence à partir de la valeur N affichée dans les registres Bl à B 5 à l'aide du circuit 1; le compte du circuit de comptage est donné, à tout moment, par le contenu des registres Bl à B 5 S(t) = l 55 (t), 54 (t), 53 (t), 52 (t), 51 (t)l et S(t + 1) = S(t) 1 avec t + 1 = temps de l'impulsion du signal I qui suit l'impulsion apparue au temps t, avec S(t) = N au moment de l'affichage par le circuit 1 de la valeur N dans les registres Bl à B 5, et avec S(t) = O après N impulsions du signal 1 Cette arrivée au compte S(t) = O est marquée par le changement d'état de la sortie d'addition de l'additionneur AS qui était jusqu'alors restée dans son état initial du moment de l'affichage et qui ne se maintient dans ce nouvel état que pendant la durée d'une impulsion; ce changement d'état déclenche à l'impulsion suivante un nouvel affichage de la valeur N dans les registres Bl à B 5 et un nouveau cycle de comptage de N + 1 impulsions. 3 ') Avec le circuit de comptage selon la figjre 1 la période minimale du signal 1, c'est-à-dire le temps minimal pour traiter une impulsion du signal d'entrée 1, est égale à la somme des temps de calcul des cinq additionneurs en série et d'un registre de rebouclage, puisque les registres Bl à B 5 sont déclenchés simultanément par le signal 1 Et, en conséquence, avec par exemple, un signal I fait d'impulsions à une fréquence de 200 M Hz correspondant à une période de 5 ns et un temps de 1 ns nécessaire au fonctionnement d'un registre de rebouclage, le temps maximal de calcul de chacun des cinq additionneurs Ai à A 5 est de ( 5 ns 1 ns)/5 = 800 ps Dans ce qui suit va être décrit un nouveau circuit de comptage capable de fonctionner avec une période minimale du signal I beaucoup plus faible que dans le cas du circuit de la figure 1, et cela sans améliorer les caractéristiques des registres et de additionneurs employés; et, si ce n'est pas une plus grande rapidité de fonctionnement qui est recherchée mais un coût inférieur, le circuit de comptage, bien qu'employant plus de composants, pourra voir son prix fortement réduit par l'utilisation d'additionneurs beaucoup moins rapides. Ce nouveau circuit de comptage est représenté sur la figure 2; il se distingue du circuit de comptage selon la figure 1 par cinq registres tampons, Ri à R 5, adjoints respectivement aux cinq sorties de retenue des additionneurs Ai à A 5 Ces registres tampons sont formés chacun à partir d'une bascule dont le changement d'état est autorisé par les impulsions du signal d'entrée 1. Le rôle des registres tampons Ri à R 5 est de mettre en mémoire d'une impulsion à la suivante les signaux de retenue élaborés par les additionneurs; toute retenue élaborée lors d'une impulsion du signal I est donc conservée en mémoire pour être traitée lors de l'impulsion suivante il en résulte deux caractéristiques de ce nouveau circuit: la période minimale du signal I est égale à la somme de temps de calcul d'un seul additionneur et d'un registre de rebouclage le compte du circuit de comptage n'est plus donné par l'état des registres de rebouclage seuls mais par l'état des registres de rebouclage et des registres tampons. Le fait que le compte du circuit de comptage ne soit plus donné par l'état des seuls registres Bl à B 5 n'empêche pas le fonctionnement en diviseur de fréquence de ce circuit de comptage La seule chose dont il faut tenir compte c'est de ce que, lors du basculement du registre tampon R 6 marquant la fin d'un cycle de comptage, c'est-à-dire une impulsion du signal I après le changement d'état de l'additionneur A 5, des retenues sont encore en mémoire dans les registres tampons Le basculement du registre tampon R 6 correspond à C 6 = 1 Dans ce qui suit 55, 54, 53, 52, Sl désignent les états des registres B 5 à Bl et C 5, C 4, C 3, C 2 désignent comme dans le cas de la figure 2 les retenues provenant des additionneurs A 4 à A 1 mais considérées après les sorties des registres de sortie de ces additionneurs Dans ces -conditions, le compte du circuit de comptage est donné par S = ( 55, 54, 53, 53, Sl) + (C 5, C 4, C 3, C 2) o lorsque C 6 est égal à 1 la retenue C est négative et est donnée par le complément à 32 de (C 5, C 4, C 3, C 2) précédé du signe moins Avec ces conventions d'écriture il est facile, dans le tableau selon la figure 3, partant de l'état final t = O et C 6 = 0, de calculer la diagonale du tableau pour les instants qui précédent l'instant t = O de respectivement 1, 2, 3, 4 et 5 périodes du signal I Il est ensuite facile de remplir les cases sous la diagonale sachant que Sn et C(n + 1) au temps t+ 1 sont respectivement le bit de poids faible et le bit de poids fort de Sn(t) + Cn(t) + 1 compte-tenu de la valeur S' = ( 55 ', 54 ', 53 ', 52 ', 51 ') qui est chargée au temps t = 1 c'est-à-dire une période du signal I après le passage à 1 de C 6 il est également possible de remplir les lignes correspondant aux temps t = 1, 2, 3 Le tableau selon la figure 4 a été rempli de la manière indiquée ci-avant mais sans dépasser le temps t = 1 et en indiquant alors par 51 ', 52 ', 53 ', 54 ', 55 ' les valeurs respectives du bit chargé dans les registres Bl à B 5. Il est à noter que, dans le cas d'un circuit de comptage sur cinq bits comme celui représenté en figure 2, du fait des retenues la valeur du compte en début de cycle, c'est-à-dire à t = 1, est S' + 26; cette valeur est de 29-4 = 25 en fin de cycle c'est-à-dire à t = 0, si bien que le cycle a une durée de (S' + 26) 25 + 1 = S' + 2 il faut donc non pas afficher la valeur N dans les registres Bl à B 5 mais la valeur N 2 afin d'obtenir une division par N De la même manière, avec un circuit de comptage sur un nombre de bits supérieur à 1 et différent de cinq il faudra tenir compte des retenues gardées en mémoire dans les registres R 1 à R 5 pour non pas afficher N mais N K o K est une valeur fonction du nombre de bits du circuit de comptage. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit, elle n'est même pas limitée à un circuit de comptage sur un nombre de bits différent de cinq En effet l'invention s'applique également à un circuit de comptage fonctionnant en compteur et non pas en décompteur comme dans l'exemple décrit Et il est à noter que le circuit de comptage selon l'invenf, ne nécessite pas un signal d'entrée périodique De plus le circuit de comptage selon l'invention peut être réalisé pour effectuer un comptage sur n'importe quel signal d'entrée présentant une caractéristique répétitive propre à commander les registres utilisés dans ce circuit de comptage; si nécessaire il sera précédé d'un circuit d'adaptation conçu pour transformer un premier signal présentant une caractéristique répétitive non utilisable par les registres en un second signal présentant une caractéristique répétitive utilisable. REVENDICATIONS 1 Circuit de comptage pour recevoir un signal d'entrée ( 1) présentant une caractéristique répétitive et fournir un signal de sortie présentant une information donnée pour une suite de p caractéristiques du signal d'entrée, o p est un entier supérieur à 1, comportant k additionneurs (Ai-A 5) o k est un entier supérieur à 1 et k registres de rebouclage (B 1-B 5), les k additionneurs comportant une première, une deuxième et une troisième entrée, une sortie d'addition et une sortie de retenue, et étant -uplés dans un montage en série par leur prern- e entrée et leur sortie de retenue et les k registres de rebouclage étant associés respectivement aux k additionneurs entre la sortie d'addition et la troisième sortie de ces additionneurs, caractérisé en ce qu'il comporte k registres tampons (R 1-R 5) disposés dans le montage en série, respectivement sur les sorties de retenue des k additionneurs. 2 Circuit de comptage selon la revendication -1, dont la caractéristique répétitive du signal d'entrée qu'il reçoit présente une période donnée, caractérisé en ce que les additionneurs (Ai-A 5) et les registres (B 1-B 5, Rl-R 5) sont choisis avec des temps de travail tels que la somme des temps de travail d'un additionneur et d'un registre soit sensiblement égale à la période donnée tout en lui étant inférieure. 3 Synthétiseur de fréquence, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un circuit de comptage selon l'une des revendications précédentes.