CN101882924B - 时钟信号检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种时钟信号检测装置，包含时钟信号检测模块，用于检测输入的时钟信号，并根据时钟信号开启或闭合模块内部开关；电压产生模块，用于接收来自时钟信号检测模块输出的电压，并根据时钟信号检测模块内部开关的状态进行电压充放电；输出模块，用于输出时钟信号检测模块与电压产生模块连接节点的电压信号。通过检测时钟信号，可输出控制信号，控制系统其他装置工作状态。并能减少集成电路管脚数目，从而缩小尺寸、降低成本。

Description

时钟信号检测装置
技术领域
本发明涉及一种检测外部输入时钟信号频率的技术，尤其涉及一种时钟信号检测装置。
背景技术
受益于半导体工艺快速发展，集成电路尺寸越来越小。随着集成电路尺寸的进一步减小，集成电路尺寸将受制于集成电路管脚数(PIN)。因此，需要减小集成电路管脚数，从而缩小集成电路尺寸。时钟产生电路因其建构简单，易于集成和种类繁多等特点而被广泛应用在多种集成电路中。因此，对时钟电路部分进行优化改进，从而拓展时钟电路功能，减小集成电路尺寸，对该领域内的技术发展具有广泛的实用性。目前，集成电路的时钟输入信号和关闭信号(power down)分别由时钟信号管脚和关闭信号管脚输入。
现有技术中的时钟信号检测装置，其结构包括外部时钟信号检测单元、执行单元、和使能单元，能够通过外部时钟信号对结构内充放电，并根据充放电电压产生使能信号。当充放电电压最大值小于阈值，或当充放电电压最小值大于阈值时，该关闭信号产生并向外输出。
上述现有技术至少包含以下缺点：
若在集成电路中将时钟输入信号和关闭信号作为独立的管脚，不利于减小集成电路管脚数，从而缩小尺寸、降低成本。
使用上述现有技术中的装置，通过时钟输入信号产生的充放电电压与阈值进行比较产生关闭信号，虽然能够减少管脚数量，但在其结构中对时钟停止波动的时刻有严格的要求。若使用充放电电压最大值小于阈值时产生关闭信号的装置和方法，根据其结构特点，时钟波动停止的时刻必需在其时钟为低电平的时刻，即时钟波动稳定时，最后一个时钟周期已经结束，否则在新的时钟信号到达之前，充电电压的最大值将始终保持在小于阈值的状态，这个结果与预期不相符，将产生错误的使能信号。若使用充放电电压最小值大于阈值时产生关闭信号的装置和方法，根据其结构特点，时钟波动停止的时刻必需在其时钟为高电平的时刻，即时钟波动稳定时，最后一个时钟周期未结束，否则在新的时钟信号到达之前，充电电压的最小值将始终保持在大于阈值的状态，这个结果与预期不相符，将产生错误的使能信号。但在实际应用中，时钟波动的停止时刻根据不同的装置特点和应用方式，其有时停止在时钟为高电平状态，有时停止在时钟为低电平状态。因此，对时钟波动停止时刻的状态进行硬性的规定往往在实际应用中产生错误。
发明内容
本发明的目的是提供一种能减小集成电路管脚数，从而缩小尺寸、降低成本的时钟信号检测装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的时钟信号检测装置，该装置包括：
时钟信号检测模块，该模块包括电容和至少两个开关，用于检测输入的时钟信号，并根据时钟信号开启或闭合所述开关；
电压产生模块，用于接收来自时钟信号检测模块输出的电压，并根据所述开关的开启闭合状态进行电压充放电；
输出模块，用于输出所述时钟信号检测模块与电压产生模块连接节点的电压信号。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的时钟信号检测装置，由于该装置包括时钟信号检测模块、电压产生模块、输出模块，通过检测时钟信号产生控制信号，拓展集成电路时钟信号的功能，使得输入时钟信号在作为集成电路的时钟信号的同时，也是集成电路的关闭信号(power down)。从而删除集成电路关闭信号管脚，减少集成电路管脚数目，从而缩小尺寸、降低成本，并且能够实现时钟信号停止波动时刻时钟的状态不影响关闭信号的产生。
附图说明
图1是本发明时钟信号检测装置的结构示意图；
图2是本发明具体实施例的工作时序图。
具体实施方式
本发明的时钟信号检测装置，其较佳的具体实施方式如图1所示，该装置包括：
时钟信号检测模块，该模块包括电容和至少两个开关，用于检测输入的时钟信号，并根据时钟信号开启或闭合所述开关；
电压产生模块，用于接收来自时钟信号检测模块输出的电压，并根据所述开关的开启闭合状态进行电压充放电；
输出模块，用于输出所述时钟信号检测模块与电压产生模块连接节点的电压信号。
所述时钟信号检测模块中的电容与一个开关为并行连接，与另一个开关为串行连接；
两个开关接收的控制信号为相反的控制信号，且两个开关中至少有一个接收的控制信号为时钟信号；
所述时钟信号检测模块接收到时钟信号时，所述两个开关的开启闭合状态相反。
所述电压产生模块包括并行联接的电阻和电容，电压产生模块与时钟信号检测模块串行连接。
所述输出模块包括所述时钟信号检测模块与电压产生模块连接的节点和连接该节点的电压放大整形装置。
所述电压放大整形装置至少包括以下装置中的一种或多种：
反相器、带施密特功能的反相器、放大器、带施密特功能的放大器。
本发明的时钟信号检测装置，通过检测时钟信号产生控制信号，拓展集成电路时钟信号的功能，使得输入时钟信号在作为集成电路的时钟信号的同时，也是集成电路的关闭信号(power down)。从而删除集成电路关闭信号管脚，减少集成电路管脚数目。
下面通过具体实施例并结合附图对本申请进行详细的描述：
如图1所示，时钟信号检测装置包括时钟信号检测模块，电压产生模块和输出模块。时钟检测模块包括电容101，电容101与开关102并联，且与开关103串联。优选的，开关102的控制信号是时钟信号clk，开关103的控制信号是时钟信号的反相信号clkn。在本发明所述装置中，只要开关102和开关103的控制信号反相的，其中一个控制信号是与时钟信号同相就能够完成功能。
电压产生模块中电阻104与电容105并联且与时钟信号检测模块串联。时钟信号检测模块和电压产生模块组成电路，所述电路的输出节点net1的电压随着时钟信号的变化而变动。输出节点net1的信号经反相器106放大整形后输出。
图1所示的时钟信号检测装置的工作时序如图2所示，在t1’时刻前，时钟信号固定在低电平。开关102为开启状态，电容101未充电，开关103与开关102状态相反，为闭合状态。时钟信号检测装置中的电阻104与地相连，节点net1的电平为低，输出信号out为高。在t1’时刻，时钟信号变成高电平，开关102闭合，开关103与开关102状态相反，为开启状态。VDD通过开关102给电容101充电，电容101的下极板电压变为VDD的电压V(VDD)。
在时钟启动后第一个下降沿，t1时刻，时钟信号变为低电平，开关102开启，开关103闭合，电容101通过开关103将部分电荷分配给电容105，节点net1的电压V(net1)1变为
Figure BSA00000160668400041
其中C101、C105分别是电容101、电容105的电容值。完成电荷分配后，电容101和电容105通过电阻104放电。
在时钟启动后第一个下降沿后的第一个上升沿，t2’时刻前，因为电容101和电容105通过电阻104放电，net1电压下降
Figure BSA00000160668400042
其中T1是时钟信号低脉冲持续时间，R104是电阻104的电阻值。
t2’时刻，时钟信号再次变成高电平，开关102闭合，开关103开启，VDD通过开关102给电容101充电，电容101的下极板电压变为VDD的电压V(VDD)；电容105继续通过电阻104放电。在时钟启动后第一个下降沿后的下一个下降沿，即t2时刻前，因为电容105继续通过电阻104放电。经过时钟信号一个周期后，net1电压总共下降
Figure BSA00000160668400043
其中T2是时钟信号高脉冲持续时间，这时net1的电压变为V(net1)1-ΔV(net1)1。
t2时刻，时钟信号变为低电平，开关102开启，开关103闭合，电容101通过开关103将部分电荷分配给电容105，节点net1的电压V(net1)2变为
Figure BSA00000160668400044
完成电荷分配后，电容101和电容105通过电阻104放电。
经过n个周期后，net1的电压信号会成为最高电平为
Figure BSA00000160668400045
最低电平为V(net1)n-ΔV(net1)n的周期波动信号，且信号周期与时钟信号周期相同，其中
Figure BSA00000160668400046
且n≥2。当一个周期中，net1的最低电平V(net1)n-ΔV(net1)n大于反相器106阈值电平Vt时，时钟信号检测装置稳定输出低电平。当时钟信号停止波动，固定为低电平时，net1通过电阻104接地，电荷释放，net1的电压逐渐降低，当net1的电压小于反相器106阈值电平Vt时，时钟信号检测装置稳定输出高电平。
不限于上面描述，本发明所述时钟信号检测装置，只要时钟信号停止波动，即时钟信号固定为高电平或低电平，该时钟信号状态不影响输出；或时钟信号有波动但时钟信号使得net1的电压V(net1)n小于反相器106阈值电平Vt时；时钟信号检测装置输出高电平。当时钟有波动，且时钟信号使得net1的电压V(net1)n-ΔV(net1)n大于反相器106阈值电平Vt时，时钟信号检测装置稳定输出低电平。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种时钟信号检测装置，其特征在于，该装置包括：
时钟信号检测模块，该模块包括电容和至少两个开关，用于检测输入的时钟信号，并根据时钟信号开启或闭合所述开关；
电压产生模块，用于接收来自时钟信号检测模块输出的电压，并根据所述开关的开启闭合状态进行电压充放电；
输出模块，用于输出所述时钟信号检测模块与电压产生模块连接节点的电压信号；
所述时钟信号检测模块中的电容与一个开关为并行连接，与另一个开关为串行连接；
两个开关接收的控制信号为相反的控制信号，且两个开关中至少有一个接收的控制信号为时钟信号；
所述时钟信号检测模块接收到时钟信号时，所述两个开关的开启闭合状态相反。
2.根据权利要求1所述的时钟信号检测装置，其特征在于，所述电压产生模块包括并行联接的电阻和电容，电压产生模块与时钟信号检测模块串行连接。
3.根据权利要求1所述的时钟信号检测装置，其特征在于，所述输出模块包括所述时钟信号检测模块与电压产生模块连接的节点和连接该节点的电压放大整形装置。
4.根据权利要求3所述的时钟信号检测装置，其特征在于，所述电压放大整形装置至少包括以下装置中的一种或多种：
反相器、放大器。
5.根据权利要求4所述的时钟信号检测装置，其特征在于，所述反相器为带施密特功能的反相器，所述放大器为带施密特功能的放大器。
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