CN104283550B - 一种延迟锁相环和占空比矫正电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种延迟锁相环和占空比矫正电路，包括：第一占空比矫正电路DCC1：DCC输入时钟的占空比进行矫正后输出DCC输出时钟；延迟锁相环DLL：接收DCC输出时钟作为DLL输入时钟进行时钟同步后输出DLL输出时钟；以及第二占空比矫正电路DCC2：接收DLL输出时钟作为DCC2输入时钟进行占空比矫正后输出DCC2输出时钟。本发明解决了现有的DLL和DCC电路存在受输入最小脉冲的限制，或输出占空比不能精确到50％的技术问题，本发明的整个电路的输出时钟可以精确保证是50％的占空比。

Description

一种延迟锁相环和占空比矫正电路

技术领域

本发明涉及一种延迟锁相环和占空比矫正电路。

背景技术

延迟锁相环(DLL)和占空比矫正电路(DCC)广泛用于微处理器、存储器接口、芯片之间的接口和大规模集成电路的时钟分布网络。延迟锁相环DLL用于时钟同步来解决时钟的偏斜问题，使得芯片内部或芯片之间的时钟延迟有足够的余量，从而提高系统的时序功能。占空比矫正电路DCC用于调整时钟的占空比(通常为50％)，使时钟的上升沿和下降沿都可用于采样数据，从而提高信号的传输速率。DLL和DCC经常会在各种应用系统中配合使用。

DLL电路工作原理：DLL由DLL延迟链、DLL鉴相器、DLL控制器和DLL反馈电路组成。

DLL的输入时钟经过延时链后产生DLL输出时钟，DLL输出时钟经过DLL反馈延时后产生反馈时钟，反馈时钟与输入时钟均输入至DLL鉴相器。DLL鉴相器对输入时钟和反馈时钟进行抽样、比较，并将比较结果输出给DLL控制器。DLL控制器根据比较结果调整可变延时链的延时，实现反馈时钟与输入时钟的相位对齐，从而实现与输入时钟具有特定延时要求的输出时钟。

DCC电路工作原理：DCC电路由两个相同的延迟链(DCC延迟链1和DCC延迟链2)、DCC鉴相器、DCC控制器和上升沿触发电路组成。

DCC输入时钟通过两个相同的延迟链得到时钟360。DCC输入时钟和时钟360输入到DCC鉴相器，受DCC鉴相器输出和DCC控制器的控制，DCC延迟链1和DCC延迟链2会自动调整延迟时间，最终稳定到时钟360上升沿和输入时钟的下个周期上升沿对齐。达到稳态之后，由于输入时钟的上升沿和时钟360的上升沿相差一个周期(t_clk)，故可知DCC延迟链1的输出时钟(时钟180)的上升沿必然和输入时钟的上升沿相差半个周期。这样，DCC输入时钟和时钟180经过上升沿触发电路后，便可得到一个占空比50％的输出时钟信号。

传统的DLL和DCC电路通常有以下两种结构，第一种结构为输入时钟首先输入DLL，DLL输出时钟作为DCC输入时钟，DCC输出时钟作为最终输出时钟，如图1所示。

工作原理：输入时钟首先经过DLL电路进行时钟同步，然后通过DCC电路完成占空比矫正，输出50％占空比的同步时钟。

存在缺点：在此结构中，DLL和DCC的输出时钟占空比为50％。但由于在高频时候，输入时钟需要经过较长的DLL延时链和DLL反馈电路，时钟会在此段路径中出现占空比失真甚至丢失现象，所以此结构对整个DLL和DCC的输入时钟的最小脉冲要求较为严格，即电路受输入时钟占空比的限制较大。

第二种结构为输入时钟首先输入DCC，DCC输出时钟作为DLL输入时钟，DLL输出时钟作为最终输出时钟，具体如图2所示。

工作原理：输入时钟首先通过DCC电路完成时钟占空比矫正，再经过DLL电路进行时钟同步，输出50％占空比的同步时钟。

存在的缺点：在此结构中，由于输入时钟首先经过了占空比矫正，故当时钟传入至DLL电路时不再受输入时钟占空比的限制。但由于后面DLL电路的延迟链对时钟的传输会产生占空比失真，故整个DLL&DCC电路的输出时钟不再能保证为理想的50％占空比。

可见，传统的DLL和DCC电路由于结构的影响，存在两个问题，受输入最小脉冲的限制，或输出占空比不能精确到50％。本发明提出了一种新的DLL和DCC电路结构，在传统电路的结构的基础上进行了改进，使电路可以很好的同时克服上面的两个问题。

发明内容

为了解决现有的DLL和DCC电路存在受输入最小脉冲的限制，或输出占空比不能精确到50％的技术问题，本发明提供一种延迟锁相环和占空比矫正电路。

本发明的技术解决方案为：

一种延迟锁相环和占空比矫正电路，其特殊之处在于：包括

第一占空比矫正电路DCC1：用于将DCC输入时钟信号的占空比进行矫正后输出DCC输出时钟；

延迟锁相环DLL：接收所述DCC输出时钟作为DLL输入时钟进行时钟同步后输出DLL输出时钟；

以及第二占空比矫正电路DCC2：接收所述DLL输出时钟作为DCC2输入时钟进行占空比矫正后输出DCC2输出时钟。

上述第一占空比矫正电路DCC1包括第一DCC延迟链、第二DCC延迟链、DCC鉴相器、DCC控制器以及上升沿触发器，所述第一DCC延迟链的输出端与上升沿触发器以及第二DCC延迟链的输入端连接，第二DCC延迟链的输出端与DCC鉴相器的输入端连接，所述DCC鉴相器的输出端与DCC控制器的输入端连接，所述DCC控制器的输出端同时控制第一DCC延迟链和第二DCC延迟链，所述第一DCC延迟链的输入端、DCC鉴相器的输入端和上升沿触发器的输入端均接收DCC输入时钟；

所述延迟锁相环DLL包括DLL延迟链、DLL鉴相器、DLL控制器以及DLL反馈电路，所述DLL延迟链的输出端与DLL反馈电路的输入端连接，所述DLL反馈电路的输出端与DLL鉴相器的输入端连接，所述DLL鉴相器的输出端与DLL控制器连接，所述DLL控制器的输出端控制DLL延迟链，所述上升沿触发器的输出端与DLL延迟链的输入端以及DLL鉴相器的输入端均连接；

所述第二占空比矫正电路DCC2与第一占空比矫正电路DCC1的结构相同。

上述第一占空比矫正电路DCC1包括DCC延迟链和第一上升沿触发器，所述DCC延迟链的输出端与第一上升沿触发器的输入端连接，所述DCC输入时钟信号同时输入给DCC延迟链和第一上升沿触发器；

所述延迟锁相环DLL包括DLL延迟链、DLL鉴相器、DLL控制器以及DLL反馈电路，所述DLL延迟链的输出端与DLL反馈电路的输入端连接，所述DLL反馈电路的输出端与DLL鉴相器的输入端连接，所述DLL鉴相器的输出端与DLL控制器连接，所述DLL控制器的输出端控制DLL延迟链，所述第一上升沿触发器的输出端与DLL延迟链的输入端以及DLL鉴相器的输入端均连接；

所述第二占空比矫正电路DCC2包括第一DCC延迟链、第二DCC延迟链、DCC鉴相器、DCC控制器以及第二上升沿触发器，所述第一DCC延迟链的输出端与第二上升沿触发器以及第二DCC延迟链的输入端连接，第二DCC延迟链的输出端与DCC鉴相器的输入端连接，所述DCC鉴相器的输出端与DCC控制器的输入端连接，所述第一占空比矫正电路DCC1的DCC延迟链的输出端同时控制第一DCC延迟链、第二DCC延迟链以及DCC控制器，所述第一DCC延迟链的输入端与DLL延迟链的输出端连接，延迟锁相环DLL的输出端与第一DCC延迟链的输入端、第二上升沿触发器的输入端和DCC鉴相器的输入端均连接。

本发明所具有的有益效果：

1、本发明第一种延迟锁相环和占空比矫正电路，输入时钟首先经过第一占空比矫正电路DCC1进行输入时钟的占空比矫正，然后通过延迟锁相环DLL进行时钟同步，最后再通过第二占空比矫正电路DCC2电路完成输出时钟的占空比矫正，输出50％占空比的同步时钟。

2、本发明第二种延迟锁相环和占空比矫正电路，由于输入时钟在进入延迟锁相环DLL前已经利用第一占空比矫正电路DCC1进行占空比矫正，所以不会存在现有电路受输入时钟最小脉冲限制较大的问题。最终时钟输出前又利用第二占空比矫正电路DCC2电路进行了占空比矫正，所以整个电路的输出时钟可以精确保证是50％的占空比。

附图说明

图1为传统的DLL和DCC电路的一种结构示意图；

图2为传统的DLL和DCC电路的另一种结构示意图；

图3为本发明DLL和DCC电路的一种结构示意图；

图4为本发明DLL和DCC电路的另一种结构示意图。

具体实施方式

延迟锁相环和占空比矫正电路，包括第一占空比矫正电路DCC1：DCC输入时钟的占空比进行矫正后输出DCC输出时钟；延迟锁相环DLL：接收DCC输出时钟作为DLL输入时钟进行时钟同步后输出DLL输出时钟；以及第二占空比矫正电路DCC2：接收DLL输出时钟作为DCC2输入时钟进行占空比矫正后输出DCC2输出时钟。

本发明给出两种具体结构；

第一种延迟锁相环和占空比矫正电路，如图3所示。第一占空比矫正电路DCC1包括第一DCC延迟链、第二DCC延迟链、DCC鉴相器、DCC控制器以及上升沿触发器，第一DCC延迟链的输出端与上升沿触发器以及第二DCC延迟链的输入端连接，第二DCC延迟链的输出端与DCC鉴相器的输入端连接，DCC鉴相器的输出端与DCC控制器的输入端连接，DCC控制器的输出端同时控制第一DCC延迟链和第二DCC延迟链，第一DCC延迟链的输入端、DCC鉴相器的输入端和上升沿触发器的输入端均接收DCC输入时钟；

延迟锁相环DLL包括DLL延迟链、DLL鉴相器、DLL控制器以及DLL反馈电路，DLL延迟链的输出端与DLL反馈电路的输入端连接，DLL反馈电路的输出端与DLL鉴相器的输入端连接，DLL鉴相器的输出端与DLL控制器连接，DLL控制器的输出端控制DLL延迟链，上升沿触发器的输出端与DLL延迟链的输入端以及DLL鉴相器的输入端均连接；第二占空比矫正电路DCC2与第一占空比矫正电路DCC1的结构相同。

原理及优点：输入时钟首先经过第一占空比矫正电路DCC1电路进行输入时钟的占空比矫正，然后通过延迟锁相环DLL进行时钟同步，最后再通过第二占空比矫正电路DCC2完成输出时钟的占空比矫正，输出50％占空比的同步时钟。

由于输入时钟在进入延迟锁相环DLL前已经利用第一占空比矫正电路DCC1进行了占空比矫正，所以不会存在第一种传统DLL和DCC电路中电路受输入时钟最小脉冲限制较大的问题。最终时钟输出前又利用第二占空比矫正电路DCC2进行了占空比矫正，所以整个电路的输出时钟可以精确保证是50％的占空比，也不会出现第二中传统DLL和DCC电路的问题。

第二种延迟锁相环和占空比矫正电路，如图4所示：第一占空比矫正电路DCC1包括DCC延迟链和第一上升沿触发器，DCC延迟链的输出端与第一上升沿触发器的输入端连接，DCC输入信号同时输入给DCC延迟链和第一上升沿触发器；

延迟锁相环DLL包括DLL延迟链、DLL鉴相器、DLL控制器以及DLL反馈电路，DLL延迟链的输出端与DLL反馈电路的输入端连接，DLL反馈电路的输出端与DLL鉴相器的输入端连接，DLL鉴相器的输出端与DLL控制器连接，DLL控制器的输出端控制DLL延迟链，第一上升沿触发器的输出端与DLL延迟链的输入端以及DLL鉴相器的输入端均连接；

第二占空比矫正电路DCC2包括第一DCC延迟链、第二DCC延迟链、DCC鉴相器、DCC控制器以及第二上升沿触发器，第一DCC延迟链的输出端与第二上升沿触发器以及第二DCC延迟链的输入端连接，第二DCC延迟链的输出端与DCC鉴相器的输入端连接，DCC鉴相器的输出端与DCC控制器的输入端连接，第一占空比矫正电路DCC1的DCC延迟链的输出端同时控制第一DCC延迟链、第二DCC延迟链以及DCC控制器，第一DCC延迟链的输入端与DLL延迟链的输出端连接，延迟锁相环DLL的输出端与第一DCC延迟链的输入端、第二上升沿触发器的输入端和DCC鉴相器的输入端均连接。

输入时钟首先输入第一占空比矫正电路DCC1，再经过延迟锁相环DLL，最后再经过第二占空比矫正电路DCC2输出最终时钟。此处第一占空比矫正电路DCC1仅包括一个与第二占空比矫正电路DCC2电路中相同的DCC延迟链和上升沿触发电路，第二占空比矫正电路DCC2与传统DCC电路相同，DLL电路也同传统DLL电路。

原理及优点：DCC1电路的DCC延迟链1由于受DCC2电路的DCC控制器控制，所以当稳态时此延迟链的延迟时间必然为半个周期。这样，DCC1电路的DCC输入时钟和时钟180经过上升沿触发电路后，便同样可得到一个占空比50％的输出时钟信号，也就是DCC1电路此时也同样可起到矫正占空比的功能。

输入时钟首先经过DCC1电路进行输入时钟的占空比矫正，然后通过DLL电路进行时钟同步，最后再通过DCC2电路完成输出时钟的占空比矫正，输出50％占空比的同步时钟。

由于输入时钟在进入DLL电路前已经利用DCC1电路进行了占空比矫正，所以不会存在上面第一种传统DLL和DCC电路1中电路受输入时钟最小脉冲限制较大的问题。最终时钟输出前又利用DCC2电路进行了占空比矫正，所以整个电路的输出时钟可以精确保证是50％的占空比，也不会出现第二种传统DLL和DCC电路的问题。

Claims (1)

1.一种延迟锁相环和占空比矫正电路，其特征在于：包括

第一占空比矫正电路DCC1：用于将DCC输入时钟信号的占空比进行矫正后输出DCC输出时钟；

延迟锁相环DLL：接收所述DCC输出时钟作为DLL输入时钟进行时钟同步后输出DLL输出时钟；

以及第二占空比矫正电路DCC2：接收所述DLL输出时钟作为DCC2输入时钟进行占空比矫正后输出DCC2输出时钟；

所述第一占空比矫正电路DCC1包括DCC延迟链和第一上升沿触发器，所述DCC延迟链的输出端与第一上升沿触发器的输入端连接，所述DCC输入时钟信号同时输入给DCC延迟链和第一上升沿触发器；

所述延迟锁相环DLL包括DLL延迟链、DLL鉴相器、DLL控制器以及DLL反馈电路，所述DLL延迟链的输出端与DLL反馈电路的输入端连接，所述DLL反馈电路的输出端与DLL鉴相器的输入端连接，所述DLL鉴相器的输出端与DLL控制器连接，所述DLL控制器的输出端控制DLL延迟链，所述第一上升沿触发器的输出端与DLL延迟链的输入端以及DLL鉴相器的输入端均连接；

所述第二占空比矫正电路DCC2包括第一DCC延迟链、第二DCC延迟链、DCC鉴相器、DCC控制器以及第二上升沿触发器，所述第一DCC延迟链的输出端与第二上升沿触发器以及第二DCC延迟链的输入端连接，第二DCC延迟链的输出端与DCC鉴相器的输入端连接，所述DCC鉴相器的输出端与DCC控制器的输入端连接，所述第一占空比矫正电路DCC1的DCC延迟链的输出端同时控制第一DCC延迟链、第二DCC延迟链以及DCC控制器，所述第一DCC延迟链的输入端与DLL延迟链的输出端连接，延迟锁相环DLL的输出端与第一DCC延迟链的输入端、第二上升沿触发器的输入端和DCC鉴相器的输入端均连接。