CN104579258A - 一种范围可调、步长可调的延迟调整电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种范围可调、步长可调的延迟调整电路，它包括输入缓冲器，用于调整输入信号的摆幅，输入缓冲器的输入为两路差分信号，输出为适合延迟核工作范围的信号；延迟核根据输入偏置电流产生直流电平，根据直流电平和边沿交点的位置确定延迟的大小；比较器将延迟核输出的信号的边沿和直流电平进行比较，并根据其交点确定输出的翻转位置；输出缓冲器用于将输入的原信号进行延迟，输出延迟后的信号；或非门负责将延迟后的信号与原信号进行交叠处理；RS触发器用于将输入的脉冲信号还原为方波信号。本发明线性度特性好，能调整信号的延迟范围；能调整延迟的步长，最小步长可达8p；输出的延迟随电源电压和温度的变化小。

Description

一种范围可调、步长可调的延迟调整电路

技术领域

本发明涉及一种延迟调整电路，特别是涉及一种范围可调、步长可调的延迟调整电路。

背景技术

集成电路设计工艺的高速发展，特别是集成电路的设计进入亚微米、深亚微米层次后，集成电路的工作频率、电路面积、布线层次与集成度的不断提高，使电路互连成为影响电路设计的一个重要因素。

在电路设计中要实现一定的延迟，则需要有相应的延迟电路，传统的延迟调整电路，一般利用反相器级联而成，主要是通过PMOS晶体管的充电能力和NMOS晶体管的放电能力来调整最小延迟的时间，通过反相器级联的数量来确定总的延迟大小。由于反相器本身充放电能力的限制，最小分辨率一般大于30p，并且随着温度和电源电压的变化，其翻转阈值会发生变化，延迟时间也随之而变。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种最小步长可达8p、线性度特性好的范围可调、步长可调的延迟调整电路，它能调整边沿的时间，进而控制信号的延迟范围，可通过调整直流电平的变化步长来调整延迟的步长，输出的延迟随电源电压和温度的变化小。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种范围可调、步长可调的延迟调整电路，它包括输入缓冲器、延迟核、比较器、输出缓冲器、或非门和RS触发器，输入缓冲器的输入为两路差分信号，输入缓冲器用于调整输入信号的摆幅，并输出适合延迟核的工作范围的信号；延迟核的一个输入端与输入缓冲器相连，另一个输入端连接第一偏置电流，延迟核根据第一偏置电流产生直流电平，根据直流电平和边沿交点的位置确定延迟的大小；比较器的一个输入端与延迟核输出的直流电平相连，另一个输入端连接经过延迟核处理过的输入信号，比较器负责对延迟核输出的信号的边沿与直流电平进行比较，根据边沿和直流电平的交点确定输出的翻转位置；输出缓冲器的输入与比较器的输出相连，用于对输入的原信号进行延迟，并输出延迟后的信号；或非门的一个输入端与输出缓冲器相连，另一个输入端与比较器相连，负责对延迟后的信号与原信号进行交叠处理；RS触发器用于将输入的脉冲信号还原为方波信号。

具体的，输入缓冲器的输出信号为两路，输出缓冲器输出的一路信号依次通过延迟核A、比较器A、输出缓冲器A和或非门A与RS触发器相连，输出缓冲器输出的另一路信号依次通过延迟核B、比较器B、输出缓冲器B和或非门B与RS触发器相连。

具体的，第一偏置电流通过外部控制码控制。实现对第一偏置电流的数字控制，从而实现对整体延迟的数字控制，有利于实际的应用。

具体的，延迟核包括直流电平产生电路和边沿调整电路。

进一步的，所述的边沿调整电路包括下降沿调整电路，该下降沿调整电路包括三极管T1、电容C和恒流源，三极管T1的基极与输入缓冲器输出的信号相连，集电极与外部电压相连，发射极通过恒流源接地，外部电压还通过电容C连接恒流源，从三极管T1的发射极输出调整后的下降沿。 

本发明的有益效果是：

（1）信号的延迟范围可调：可以通过调节下降沿调整电路中的电容C和电流，来调整下降沿的时间，进而控制信号的延迟范围；

（2）在延迟范围确定的情况下，可以通过调整由外部控制码控制的直流电平的变化，来确定最终延迟的步长，实现步长可调，最小步长可达8p；

（3）在直流电平的变化步长一定的情况下，还可通过调整下降沿的时间来调整输出延迟的步长；

（4）输出的延迟随电源电压和温度的变化小；

（5）线性度可以达到一个1LSB以内。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的实现方式示意图；

图3为延迟核的电路图；

图4为图3中下降沿调整电路的等效示意图，其中，图a为下降沿调整电路的等效电路图，图b为下降沿调整电路的实现方式示意图；

图5为比较器的电路图；

图6为比较器的等效示意图；其中，图c为比较器的实现方式示意图，图d为比较器的等效电路图；

图7为与或门输入输出关系及真值表；

图8为RS触发器输入输出关系时序图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种范围可调、步长可调的延迟调整电路，它包括输入缓冲器、延迟核A、比较器A、输出缓冲器A、或非门A、延迟核B、比较器B、输出缓冲器B、或非门B、和RS触发器， 输入缓冲器的输入为两路信号(INP和INN)，INP和INN互为差分信号，输入缓冲器用于调整输入信号INP和INN的摆幅，并输出适合延迟核A的工作范围的信号X1P，输出适合延迟核B的工作范围的信号X1N。输入缓冲器的X1P信号输出端依次通过延迟核A、比较器A、输出缓冲器A和或非门A与RS触发器相连，输入缓冲器的X1N信号输出端依次通过延迟核N、比较器N、输出缓冲器N和或非门N与RS触发器相连。如图2所示为延迟调整电路的实现方式示意图，本延迟调整电路的延迟范围，由下降沿的时间来确定，其数值为图2所示的T2-T1，下降沿的时间可以通过图4所示的电容C和恒流源（电流I）来调整。

延迟核A的一个输入端与输入缓冲器的X1P信号输出端相连，另一个输入端连接第一偏置电流IBIAS1，延迟核B的一个输入端与输入缓冲器的X1N信号输出端相连，另一个输入端连接第一偏置电流IBIAS1，延迟核A和延迟核B的电路结构相同。延迟核A和延迟核B均包括直流电平产生电路和下降沿调整电路，如图3所示。

对于直流电平产生电路，延迟核A和延迟核B根据第一偏置电流IBIAS1产生直流电平VCOMP，VCOMP=VREF-IBIAS1*R，图中的VREF为基准电压，且不随电源电压和支路电流发生变化，因此，VCOMP随着IBIAS1的增加而减小，其中IBIAS1通过外部的控制码code控制，当code=0时，直流电平VCOMP最小，当code=max时，直流电平VCOMP最大，code的取值范围以使直流电平VCOMP的变化范围不超过X1P_D的高低电平为准，并且，code码控制的第一偏置电流IBIAS1最小分辨率决定了最后输出延迟的最小分辨率。在延迟范围确定的情况下，可以通过调整图2所示的控制码code控制的IBIAS1的变化步长来确定最终延迟的步长。

如图3和图4所示，对于延迟核A内部的下降沿调整电路，它包括三极管T1、电容C和恒流源，三极管T1的基极与输入缓冲器输出的X1P信号相连，集电极与外部电压VDD相连，发射极通过恒流源接地，外部电压VDD还通过电容C连接恒流源，从三极管T1的发射极输出调整后的下降沿X1P_D，电容C由多个电容并联组成。在X1P为高或低固定CML电平的时候，X1P_D跟随X1P电平，此时电容C起稳压作用。当X1P上升沿来的时候，由于三极管T1的直流工作点Q始终处于线性区，X1P_D能够快速跟随X1P的上升沿，此时电容C充电，对X1P_D的上升沿响应略有阻碍。而在X1P下降沿来的时候，X1P_D马上关断，电路进入SR状态，此时电容进入放电状态，X1P_D电平以斜率I/C线性下降，直到X1P_D电平下降到一定值Q才恢复导通完成下降沿的变化，如图4中的b图所示。很显然，假定输入时钟的周期为T，则对它进行延迟的最大值为T/2。直流电平VCOMP与下降沿X1P_D交点的位置决定了最终延迟的大小。

比较器A的一个输入端与延迟核A输出的直流电平相连，另一个输入端连接经过延迟核A处理过的输入信号，比较器B的一个输入端与延迟核B输出的直流电平相连，另一个输入端连接经过延迟核B处理过的输入信号。比较器A对延迟核A输出的信号X1P_D的下降沿和直流电平VCOMP进行比较，根据信号X1P_D的下降沿和直流电平VCOMP的交点确定其输出的翻转位置。比较器B对延迟核B输出的信号X1N_D的下降沿和直流电平VCOMP进行比较，根据X1N_D的下降沿和直流电平VCOMP的交点确定其输出的翻转位置。

比较器A和比较器B电路结构相同，如图5所示，其中NPN管T2和NPN管T3为比较器的输入对管，NMOS管M1、NMOS管M2和NMOS管M3为尾电流管，电阻R1和电阻R2为输入负载，NPN管T4和NPN管T5为射随器管。图6中的d图为比较器A的等效示意图，c图为比较器A的实现方式示意图，直流电平VCOMP与信号X1P_D的下降沿的交点决定了比较器A输出的翻转点。

输出缓冲器A的输入与比较器A的输出相连，用于将输入的原信号X2P和X2N进行延迟，并输出延迟后的信号X2P_D和X2N_D。输出缓冲器B的输入与比较器B的输出相连，用于将输入的原信号X3P和X3N进行延迟，并输出延迟后的信号X3P_D和X3N_D。输出缓冲器A和输出缓冲器B的结构相同。

比较器A的输出经过输出缓冲器A，会有一个固定延迟u，其中输出缓冲器A的输入为X2P，X2N，输出为X2P_D，X2N_D，其输入输出关系如图7所示。信号流向如图1所示，X2P，X2N，X2P_D，X2N_D经过或非门A后，在或非门A中进行交叠处理，输出信号为X4P，X4N，其相对关系如图7所示，真值表如图7所示。输出脉冲的宽度与固定延迟u相同，起始位置记录VCOMP与X1P_D的交点。比较器B的输出依次经过输出缓冲器B和或非门B后输出X5P，X5N，处理过程类似。

信号X4P，X4N，X5P，X5N分别送入RS触发器，X5P，X5N的信号流向与X4P，X4N完全相同，相位相差180°。X4P，X4N，X5P，X5N通过RS触发器还原为方波信号。由于脉冲位置记录了直流电平VCOMP与信号X1P及X1N的交点，因此输出方波也记录了该交点，因此调整交点位置，即可以调整延迟时间，RS触发器输入与输出的关系如图8所示。 

Claims (5)

1.一种范围可调、步长可调的延迟调整电路，其特征在于：它包括输入缓冲器、延迟核、比较器、输出缓冲器、或非门和RS触发器，输入缓冲器的输入为两路差分信号，输入缓冲器用于调整输入信号的摆幅，并输出适合延迟核的工作范围的信号；延迟核的一个输入端与输入缓冲器相连，另一个输入端连接第一偏置电流，延迟核根据第一偏置电流产生直流电平，根据直流电平和边沿交点的位置确定延迟的大小；比较器的一个输入端与延迟核输出的直流电平相连，另一个输入端连接经过延迟核处理过的输入信号，比较器负责对延迟核输出的信号的边沿与直流电平进行比较，根据边沿和直流电平的交点确定输出的翻转位置；输出缓冲器的输入与比较器的输出相连，用于对输入的原信号进行延迟，并输出延迟后的信号；或非门的一个输入端与输出缓冲器相连，另一个输入端与比较器相连，负责对延迟后的信号与原信号进行交叠处理；RS触发器用于将输入的脉冲信号还原为方波信号。

2.根据权利要求1所述的一种范围可调、步长可调的延迟调整电路，其特征在于：所述输入缓冲器的输出信号为两路，输出缓冲器输出的一路信号依次通过延迟核A、比较器A、输出缓冲器A和或非门A与RS触发器相连，输出缓冲器输出的另一路信号依次通过延迟核B、比较器B、输出缓冲器B和或非门B与RS触发器相连。

3.根据权利要求1所述的一种范围可调、步长可调的延迟调整电路，其特征在于：所述的第一偏置电流通过外部控制码控制，实现对第一偏置电流的数字控制，从而实现对整体延迟的数字控制。

4.根据权利要求1所述的一种范围可调、步长可调的延迟调整电路，其特征在于：所述的延迟核包括直流电平产生电路和边沿调整电路。

5.根据权利要求4所述的一种范围可调、步长可调的延迟调整电路，其特征在于：所述的边沿调整电路包括下降沿调整电路，该下降沿调整电路包括三极管T1、电容C和恒流源，三极管T1的基极与输入缓冲器输出的信号相连，集电极与外部电压相连，发射极通过恒流源接地，外部电压还通过电容C连接恒流源，从三极管T1的发射极输出调整后的下降沿。