本发明公开了一种电流复用二分频电路，包括主锁存器、重复利用流过主锁存器上的电流的从锁存器、和偏置电路，所述主锁存器和从锁存器接在偏置电路上，且从锁存器层叠在主锁存器上。本发明提供的电流复用二分频电路，其从锁存器层叠在主锁存器上，使得流过主锁存器的电流可以被从锁存器重复利用，达到了降低二分频电路功耗的目的，具有具有结构简单、设计难度低、实用性强等优点。
1.一种电流复用二分频电路，其特征在于：该电路包括主锁存器、重复利用流过主锁存器上的电流的从锁存器、和偏置电路，所述主锁存器和从锁存器接在偏置电路上，且从锁存器层叠在主锁存器上；
所述主锁存器包括NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3、NMOS管NM4、NMOS管NM5和NMOS管NM6，负载电阻RM1和负载电阻RM2，自偏置电阻R1和自偏置电阻R2，交流耦合电容C1、交流耦合电容C2、交流耦合电容CC1和交流耦合电容CC2，用于隔离外加偏置电压vb1和分频输入信号clk、clkn的电阻Rb1 和电阻Rb2；
从锁存器包括NMOS管NS1、NMOS管NS2、NMOS管NS3、NMOS管NS4、NMOS管NS5和NMOS管NS6，负载电阻RS1和负载电阻RS2，自偏置电阻R3和自偏置电阻R4，交流耦合电容C3、交流耦合电容C4、交流耦合电容CC3和交流耦合电容CC4，用于隔离外加偏置电压vb2和分频输入信号clk、clkn的电阻Rb3 和电阻Rb4；
所述偏置电路包括为主锁存器和从锁存器提供偏置电流的电流源IC、滤除电压波动的旁路电容Cgnd、外加偏置电压vb1、外加偏置电压vb2和分频输入信号clk、clkn；
交流耦合电容CC1的第一输入端接分频输入信号的负端clkn，交流耦合电容CC1的第二输入端分别与电阻Rb1的第一输入端、NMOS管NM1的栅极相连接，电阻Rb1的第二输入端接外加偏置电压vb1，NMOS管NM1的源极分别与电流源IC的第一输入端、NMOS管NM2的源极相连接，电流源IC的第二输入端接地，NMOS管NM1的漏极分别与NMOS管NM3的源极、NMOS管NM4的源极相连接，NMOS管NM3的栅极分别与交流耦合电容C1的第一输入端、自偏置电阻R1的第一输入端相连接，NMOS管NM3的漏极分别与自偏置电阻R1的第二输入端、负载电阻RM1的第一输入端、NMOS管NM5的漏极、NMOS管NM6的栅极相连接，并输出第一负分频输出信号IN，NMOS管NM4的栅极分别与交流耦合电容C2的第一输入端、自偏置电阻R2的第一输入端相连接，NMOS管NM4的漏极分别与自偏置电阻R2的第二输入端、负载电阻RM2的第一输入端、NMOS管NM6的漏极、NMOS管NM5的栅极相连接，并输出第一正分频输出信号I，NMOS管NM2的漏极分别与NMOS管NM5的源极、NMOS管NM6的源极相连接，交流耦合电容CC2的第一输入端接分频输入信号的正端clk，交流耦合电容CC2的第二输入端分别与电阻Rb2的第一输入端、NMOS管NM2的栅极相连接，电阻Rb2的第二输入端接外加偏置电压vb1，负载电阻RM1的第二输入端分别与负载电阻RM2的第二输入端、旁路电容Cgnd的第一输入端、NMOS管NS1的源极、NMOS管NS2的源极相连接，旁路电容Cgnd的第二输入端接地；
交流耦合电容CC3的第一输入端接分频输入信号的正端clk，交流耦合电容CC3的第二输入端分别与电阻Rb3的第一输入端、NMOS管NS1的栅极相连接，电阻Rb3的第二输入端接外加偏置电压vb2，NMOS管NS1的漏极分别与NMOS管NS3的源极、NMOS管NS4的源极相连接，NMOS管NS3的栅极分别与交流耦合电容C3的第一输入端、自偏置电阻R3的第一输入端相连接，NMOS管NS3的漏极分别与自偏置电阻R3的第二输入端、负载电阻RS1的第一输入端、NMOS管NS6的漏极、NMOS管NS5的栅极相连接，并输出第二正分频输出信号Q，NMOS管NS4的栅极分别与交流耦合电容C4的第一输入端、自偏置电阻R4的第一输入端相连接，NMOS管NS4的漏极分别与自偏置电阻R4的第二输入端、负载电阻RS2的第一输入端、NMOS管NS5的漏极、NMOS管NS6的栅极相连接，并输出第二负分频输出信号QN，NMOS管NS2的漏极分别与NMOS管NS5的源极、NMOS管NS6的源极相连接，交流耦合电容CC4的第一输入端接分频输入信号的负端clkn，交流耦合电容CC4的第二输入端分别与电阻Rb4的第一输入端、NMOS管NS2的栅极相连接，电阻Rb4的第二输入端接外加偏置电压vb2，负载电阻RS1的第二输入端分别与负载电阻RS2的第二输入端、电源vdd相连接；交流耦合电容C1的第二输入端接第二负分频输出信号QN，交流耦合电容C2的第二输入端接第二正分频输出信号Q，交流耦合电容C3的第二输入端接第一负分频输出信号IN，交流耦合电容C4的第二输入端接第一正分频输出信号I。
一种电流复用二分频电路
技术领域
[0001] 本发明涉及分频技术，尤其涉及一种电流复用二分频电路。
背景技术
[0002] 二分频电路的主要作用是为输入差分信号产生正交输出信号，其输入信号频率是输出信号频率的2倍，并且输出可产生四路相位分别为0°、90°、180°和270°的信号；此外，二分频电路也可以仅仅用于降低输入信号的频率，以降低后级分频电路的工作速度，它是锁相环中的重要模块。
[0003] 二分频电路有多种实现方式，可以采用静态CMOS逻辑电路、真单相钟控逻辑电路及源耦合逻辑电路实现。静态CMOS逻辑电路、真单相钟控逻辑电路的输出均为单端信号，因此用这两种逻辑电路实现的二分频电路不能产生四个相位依次相差90°的输出信号。此外，静态CMOS逻辑电路、真单相钟控逻辑电路的工作速度比源耦合逻辑电路要低很多，因此在需要高速二分频电路或者要求输出四相正交信号的情况下，源耦合逻辑电路实现的二分频电路得到广泛使用，如附图1所示。由于二分频电路工作在锁相环中的最高速度，通常消耗的功耗在锁相环中占有很大比重，因此降低二分频电路的功耗意义重大。
发明内容
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种低功耗的电流复用二分频电路。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] 一种电流复用二分频电路，包括主锁存器、从锁存器、和偏置电路，所述主锁存器和从锁存器接在偏置电路上，且从锁存器层叠在主锁存器上，流过主锁存器的电流可以被从锁存器重复利用，达到减低二分频电路功耗的目的。
[0007] 所述主锁存器包括NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3、NMOS管NM4、NMOS管NM5和NMOS管NM6，负载电阻RM1和负载电阻RM2，自偏置电阻R1和自偏置电阻R2，交流耦合电容C1、交流耦合电容C2、交流耦合电容CC1和交流耦合电容CC2，用于隔离外加偏置电压vb1和分频输入信号(clk，clkn)的电阻Rb1和电阻Rb2。
[0008] 从锁存器与主锁存器结构类似，从锁存器包括NMOS管NS1、NMOS管NS2、NMOS管NS3、NMOS管NS4、NMOS管NS5和NMOS管NS6，负载电阻RS1和负载电阻RS2，自偏置电阻R3和自偏置电阻R4，交流耦合电容C3、交流耦合电容C4、交流耦合电容CC3和交流耦合电容CC4，用于隔离外加偏置电压vb2和分频输入信号(clk，clkn)的电阻Rb3和电阻Rb4。
[0009] 偏置电路包括为主锁存器和从锁存器提供偏置电流的电流源IC、滤除电压波动的旁路电容Cgnd、外加偏置电压vb1、外加偏置电压vb2和分频输入信号(clk，clkn)。
[0010] 交流耦合电容CC1的第一输入端接分频输入信号的负端(clkn)，交流耦合电容CC1的第二输入端分别与电阻Rb1的第一输入端、NMOS管NM1的栅极相连接，电阻Rb1的第二输入端接外加偏置电压vb1，NMOS管NM1的源极分别与电流源IC的第一输入端、NMOS管NM2的源极相连接，电流源IC的第二输入端接地，NMOS管NM1的漏极分别与NMOS管NM3的源极、NMOS管NM4的源极相连接，NMOS管NM3的栅极分别与交流耦合电容C1的第一输入端、自偏置电阻R1的第一输入端相连接，NMOS管NM3的漏极分别与自偏置电阻R1的第二输入端、负载电阻RM1的第一输入端、NMOS管NM5的漏极、NMOS管NM6的栅极相连接，并输出第一负分频输出信号(IN)，NMOS管NM4的栅极分别与交流耦合电容C2的第一输入端、自偏置电阻R2的第一输入端相连接，NMOS管NM4的漏极分别与自偏置电阻R2的第二输入端、负载电阻RM2的第一输入端、NMOS管NM6的漏极、NMOS管NM5的栅极相连接，并输出第一正分频输出信号(I)，NMOS管NM2的漏极分别与NMOS管NM5的源极、NMOS管NM6的源极相连接，交流耦合电容CC2的第一输入端接分频输入信号的正端(clk)，交流耦合电容CC2的第二输入端分别与电阻Rb2的第一输入端、NMOS管NM2的栅极相连接，电阻Rb2的第二输入端接外加偏置电压vb1，负载电阻RM1的第二输入端分别与负载电阻RM2的第二输入端、旁路电容Cgnd的第一输入端、NMOS管NS1的源极、NMOS管NS2的源极相连接，旁路电容Cgnd的第二输入端接地。
[0011] 交流耦合电容CC3的第一输入端接分频输入信号的正端(clk)，交流耦合电容CC3的第二输入端分别与电阻Rb3的第一输入端、NMOS管NS1的栅极相连接，电阻Rb3的第二输入端接外加偏置电压vb2，NMOS管NS1的漏极分别与NMOS管NS3的源极、NMOS管NS4的源极相连接，NMOS管NS3的栅极分别与交流耦合电容C3的第一输入端、自偏置电阻R3的第一输入端相连接，NMOS管NS3的漏极分别与自偏置电阻R3的第二输入端、负载电阻RS1的第一输入端、NMOS管NS6的漏极、NMOS管NS5的栅极相连接，并输出第二正分频输出信号(Q)，NMOS管NS4的栅极分别与交流耦合电容C4的第一输入端、自偏置电阻R4的第一输入端相连接，NMOS管NS4的漏极分别与自偏置电阻R4的第二输入端、负载电阻RS2的第一输入端、NMOS管NS5的漏极、NMOS管NS6的栅极相连接，并输出第二负分频输出信号(QN)，NMOS管NS2的漏极分别与NMOS管NS5的源极、NMOS管NS6的源极相连接，交流耦合电容CC4的第一输入端接分频输入信号的负端(clkn)，交流耦合电容CC4的第二输入端分别与电阻Rb4的第一输入端、NMOS管NS2的栅极相连接，电阻Rb4的第二输入端接外加偏置电压vb2，负载电阻RS1的第二输入端分别与负载电阻RS2的第二输入端、电源vdd相连接；交流耦合电容C1的第二输入端接第二负分频输出信号(QN)，交流耦合电容C2的第二输入端接第二正分频输出信号(Q)，交流耦合电容C3的第二输入端接第一负分频输出信号(IN)，交流耦合电容C4的第二输入端接第一正分频输出信号(I)。
[0012] 所述NMOS管即为N型金属氧化物半导体场效应管。
[0013] 有益效果：本发明提供的电流复用二分频电路，其从锁存器层叠在主锁存器上，使得流过主锁存器的电流可以被从锁存器重复利用，达到了降低二分频电路功耗的目的，具有具有结构简单、设计难度低、实用性强等优点。
附图说明
[0014] 图1为传统二分频电路图；
[0015] 图2为本发明二分频电路图；
[0016] 图3为本发明二分频电路工作在5GHz时的输入和输出信号波形图。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0018] 如图2所示为一种电流复用二分频电路，包括主锁存器、从锁存器、和偏置电路，所述主锁存器和从锁存器接在偏置电路上，且从锁存器层叠在主锁存器上，流过主锁存器的电流可以被从锁存器重复利用，达到减低二分频电路功耗的目的。
[0019] 所述主锁存器包括NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3、NMOS管NM4、NMOS管NM5和NMOS管NM6，负载电阻RM1和负载电阻RM2，自偏置电阻R1和自偏置电阻R2，交流耦合电容C1、交流耦合电容C2、交流耦合电容CC1和交流耦合电容CC2，用于隔离外加偏置电压vb1和分频输入信号(clk，clkn)的电阻Rb1和电阻Rb2。
[0020] 从锁存器与主锁存器结构类似，从锁存器包括NMOS管NS1、NMOS管NS2、NMOS管NS3、NMOS管NS4、NMOS管NS5和NMOS管NS6，负载电阻RS1和负载电阻RS2，自偏置电阻R3和自偏置电阻R4，交流耦合电容C3、交流耦合电容C4、交流耦合电容CC3和交流耦合电容CC4，用于隔离外加偏置电压vb2和分频输入信号(clk，clkn)的电阻Rb3和电阻Rb4。
[0021] 偏置电路包括为主锁存器和从锁存器提供偏置电流的电流源IC、滤除电压波动的旁路电容Cgnd、外加偏置电压vb1、外加偏置电压vb2和分频输入信号(clk，clkn)。
[0022] 交流耦合电容CC1的第一输入端接分频输入信号的负端(clkn)，交流耦合电容CC1的第二输入端分别与电阻Rb1的第一输入端、NMOS管NM1的栅极相连接，电阻Rb1的第二输入端接外加偏置电压vb1，NMOS管NM1的源极分别与电流源IC的第一输入端、NMOS管NM2的源极相连接，电流源IC的第二输入端接地，NMOS管NM1的漏极分别与NMOS管NM3的源极、NMOS管NM4的源极相连接，NMOS管NM3的栅极分别与交流耦合电容C1的第一输入端、自偏置电阻R1的第一输入端相连接，NMOS管NM3的漏极分别与自偏置电阻R1的第二输入端、负载电阻RM1的第一输入端、NMOS管NM5的漏极、NMOS管NM6的栅极相连接，并输出第一负分频输出信号(IN)，NMOS管NM4的栅极分别与交流耦合电容C2的第一输入端、自偏置电阻R2的第一输入端相连接，NMOS管NM4的漏极分别与自偏置电阻R2的第二输入端、负载电阻RM2的第一输入端、NMOS管NM6的漏极、NMOS管NM5的栅极相连接，并输出第一正分频输出信号(I)，NMOS管NM2的漏极分别与NMOS管NM5的源极、NMOS管NM6的源极相连接，交流耦合电容CC2的第一输入端接分频输入信号的正端(clk)，交流耦合电容CC2的第二输入端分别与电阻Rb2的第一输入端、NMOS管NM2的栅极相连接，电阻Rb2的第二输入端接外加偏置电压vb1，负载电阻RM1的第二输入端分别与负载电阻RM2的第二输入端、旁路电容Cgnd的第一输入端、NMOS管NS1的源极、NMOS管NS2的源极相连接，旁路电容Cgnd的第二输入端接地。
[0023] 交流耦合电容CC3的第一输入端接分频输入信号的正端(clk)，交流耦合电容CC3的第二输入端分别与电阻Rb3的第一输入端、NMOS管NS1的栅极相连接，电阻Rb3的第二输入端接外加偏置电压vb2，NMOS管NS1的漏极分别与NMOS管NS3的源极、NMOS管NS4的源极相连接，NMOS管NS3的栅极分别与交流耦合电容C3的第一输入端、自偏置电阻R3的第一输入端相连接，NMOS管NS3的漏极分别与自偏置电阻R3的第二输入端、负载电阻RS1的第一输入端、NMOS管NS6的漏极、NMOS管NS5的栅极相连接，并输出第二正分频输出信号(Q)，NMOS管NS4的栅极分别与交流耦合电容C4的第一输入端、自偏置电阻R4的第一输入端相连接，NMOS管NS4的漏极分别与自偏置电阻R4的第二输入端、负载电阻RS2的第一输入端、NMOS管NS5的漏极、NMOS管NS6的栅极相连接，并输出第二负分频输出信号(QN)，NMOS管NS2的漏极分别与NMOS管NS5的源极、NMOS管NS6的源极相连接，交流耦合电容CC4的第一输入端接分频输入信号的负端(clkn)，交流耦合电容CC4的第二输入端分别与电阻Rb4的第一输入端、NMOS管NS2的栅极相连接，电阻Rb4的第二输入端接外加偏置电压vb2，负载电阻RS1的第二输入端分别与负载电阻RS2的第二输入端、电源vdd相连接；交流耦合电容C1的第二输入端接第二负分频输出信号(QN)，交流耦合电容C2的第二输入端接第二正分频输出信号(Q)，交流耦合电容C3的第二输入端接第一负分频输出信号(IN)，交流耦合电容C4的第二输入端接第一正分频输出信号(I)。
[0024] 如图3所示，本发明电流复用二分频电路能够正确实现二分频功能，并且产生四路相位输出信号(I，Q，IN，QN)，由于流过主锁存器的电流被从锁存器重复利用，其消耗电流是传统二分频电路的一半，可见所发明的二分频电路极大的降低了功耗。
[0025] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
