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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Verzögerungsschaltung zum Verzögern eines
Signals innerhalb einer integrierten Schaltung und insbesondere
auf einen temperaturkompensierten Verzögerungsweg für ein Signal,
wobei der Verzögerungsweg
auf einer Temperatur in der Nähe
der integrierten Schaltung basiert.
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Eine
typische integrierte Schaltung umfasst verschiedene Komponenten
mit zahlreichen Signalen, die zwischen Komponenten übertragen
werden, die Datensignale, Adresssignale, Befehlssignale, Steuerungssignale,
Taktsignale, Lesesignale, Schreibsignale und Auswahlsignale umfassen.
Abhängig
von der Anwendung sind Signale erforderlich, um eine Synchronisierung
beizubehalten, um eine ordnungsgemäße Operation zu garantieren.
Zum Beispiel ist bei einigen Ausführungsbeispielen erforderlich,
dass ein Signal an einem Signaleingangstor vor einem Taktübergang
vorhanden ist. Daher kann bei einer Anwendung ein Eingangssignal
als ein Ausgangssignal an einem Taktübergang bereitgestellt werden.
Das Signal darf jedoch an dem Signaleingangstor nicht zu früh ankommen,
derart, dass das Eingangssignal als das Ausgangssignal an einem bekannten
und unerwünschten
Taktübergang übergehen
gelassen wird. Daher besteht ein Zeitfenster, an dem ein Signal
an dem Signaleingangstor ankommen muss.
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Jedes
Signal innerhalb einer integrierten Schaltung bewegt sich von einer
Komponente zu einer anderen Komponente über einen Signalweg. Im Allgemeinen
ist der Signalweg im Gegensatz zu Taktsignalen relativ kurz. Andererseits
neigt ein Taktsignalweg dazu, relativ lang zu sein, da er sich von einem
Takt, der sich an einem Ende der integrierten Schaltung befindet,
zu einer Komponente erstrecken kann, die an dem anderen Ende der
integrierten Schaltung angeordnet ist. Folglich neigt die Zeitverzögerung auf
dem Taktweg dazu, länger
zu sein als die Zeitverzögerung
auf anderen Signalwegen. Somit muss die Zeitverzögerung in einen Signalweg eingebaut
werden, bevor das Signal das Eingangstor einer Komponente erreicht,
so dass das Signal an dem Eingangstor in dem gewünschten Zeitgebungsfenster
ankommt.
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Die
zwei am meisten anerkannten und verwendeten Schaltungen zum Verzögern eines
Signals sind eine Widerstand-/Kondensator-Elementschaltung
(RC-Elementschaltung; RC = resistor/capacitor) und eine Inverterkette.
Eine RC-Elementschaltung verwendet
eine Referenzquelle zum Laden und Entladen eines RC-Elements, dessen
Abmessungen die erforderliche Zeitgebung bestimmen. Ein Nachteil
bei dieser Implementierung ist die Abweichung der Zeitverzögerung aufgrund
der Temperaturabhängigkeit. Die
Verzögerung
einer RC-Elementschaltung
variiert in unterschiedlichen Temperaturumgebungen.
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Eine
Inverterkette ist eine einfache serielle Schaltung, die verschiedene
Paare von Invertern einlagert. Jedes Paar von Invertern invertiert
zuerst das Signal und invertiert dann das invertierte Datensignal,
wodurch ein Ausgangssignal gleich im Wert zu dem Eingangssignal
geliefert wird. Jeder Inverter bringt jedoch eine Zeitverzögerung in
das Signal ein, wodurch ein zeitverzögertes Signal erzeugt wird. Zum
Einbringen einer minimalen Zeitverzögerung wird eine minimale Anzahl
von Inverterpaaren entlang des Signalwegs bereitgestellt. Umgekehrt,
um eine längere
Zeitverzögerung
einzubringen, werden mehrere Inverterpaare entlang des Signalwegs
bereitgestellt.
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Inverter
sind allgemein derart entworfen, dass sie komplementäre Metalloxidhalbleitervorrichtungen
(CMOS-Vorrichtungen;
CMOS = complementary metal oxid semiconduc tors) umfassen, die ferner Transistoren
umfassen. Transistoren sind die Elemente innerhalb der Inverter,
die die Zeitverzögerung einbringen.
Im Allgemeinen weist die Geschwindigkeit eines Transistors eine
relativ hohe umgekehrt proportionale Abhängigkeit von Temperaturänderungen
innerhalb der Transistorumgebung auf. Die Geschwindigkeit des Transistors
verringert sich mit einer Erhöhung
der Temperatur des Transistors und erhöht sich mit einer Verringerung
der Temperatur des Transistors. Der Temperaturabhängigkeitsfaktor
einer Inverterkette ist besonders kritisch bei Niedrigleistungsanwendungen.
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Integrierte
Schaltungen unterliegen häufig einem
extrem breiten Temperaturbereich basierend auf spezifischen Anwendungen.
Zum Beispiel, abhängig
von der verwendeten Anwendung, kann eine integrierte Schaltung Temperaturen
unterliegen, die im Bereich von -25°C bis 125°C variieren. Die Zeitverzögerung einer
RC-Elementschaltung kann bis zu 20% über dem ausgedehnten Mobilanwendungs-Temperaturbereich
von -25°C
bis 125°C
sein. Auf ähnliche
Weise kann die Zeitverzögerung
eines einfachen einzelnen Inverterpaares bis zu 20% über dem
ausgedehnten Mobilanwendungs-Temperaturbereich von -25°C bis 125°C sein. Die
angesammelte Verzögerung
ist sogar größer, wenn
die Verzögerungskomponenten
seriell verbunden sind.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Temperaturkompensierte
Verzögerungsschaltung
und ein Verfahren zum Kompensieren von Temperaturauswirkungen mit
verbesserten Charakteristika zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung
gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren zum Kompensieren von Temperaturauswirkungen
gemäß Anspruch
16 gelöst.
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Eine
temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung
zum Verzögern
eines Signals innerhalb einer integrierten Schaltung umfasst einen
Temperatursensor. Der Temperatursensor ist konfiguriert, um eine
Temperatur proximal zu der integrierten Schaltung zu erfassen, und
ist konfiguriert, um ein Steuerungssignal zu liefern, ansprechend
auf die erfasste Temperatur proximal zu der integrierten Schaltung.
Eine Verzögerungskette
ist konfiguriert, um ein Signal zu empfangen und eine Mehrzahl von
Ausgangssignalen zu liefern. Jedes Ausgangssignal weist eine Zeitverzögerung auf,
die sich von anderen Ausgangssignalen unterscheidet. Ein Multiplexer
ist konfiguriert, um die Mehrzahl von Ausgangssignalen von der Verzögerungskette
zu empfangen und um das Steuerungssignal von dem Temperatursensor
zu empfangen, der die erfasste Temperatur darstellt. Der Multiplexer
ist konfiguriert, um ein temperaturkompensiertes verzögertes Ausgangssignal
zu liefern.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm, das eine Verzögerungsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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2 ein
Blockdiagramm, das eine Verzögerungsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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3 ein
elektrisches Teilblockdiagramm, das eine Verzögerungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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4 eine
Tabelle, die Eingangs- und Ausgangs-Signale basierend auf Temperaturen
gemäß dem elektrischen
Teilblockdiagramm aus 1 darstellt;
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5 ein
elektrisches Teilblockdiagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel
einer Verzögerungsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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6 ein
Blockdiagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel einer Verzögerungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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7 eine
Tabelle, die Eingangs- und Ausgangs-Signale basierend auf Temperaturen
gemäß dem elektrischen
Teilblockdiagramm aus 4 darstellt;
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8 ein
Blockdiagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel einer Verzögerungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt; und
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9 eine
Tabelle, die Eingangs- und Ausgangs-Signale basierend auf Temperaturen
gemäß dem elektrischen
Teilblockdiagramm aus 6 darstellt.
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Bei
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen genommen, die einen Teil derselben bilden,
und in denen auf darstellende Weise spezifische Ausführungsbeispiele
gezeigt sind, bei denen die Erfindung praktiziert werden kann. Diesbezüglich wird
eine Richtungsterminologie verwendet, wie z. B. „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vorder", „hinter", etc., Bezug nehmend
auf die Orientierung der Figur(en), die beschrieben wird (werden).
Da Komponenten der Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in einer Anzahl von unterschiedlichen
Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie
zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist nicht einschränkend. Es
wird darauf hingewiesen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden
können
und strukturelle oder logische Änderungen
durchgeführt
werden können,
ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung soll daher nicht in einem
einschränkenden
Sinn genommen werden, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
wird durch die beiliegenden Ansprüche definiert.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 100 darstellt.
Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 100 liefert
ein Ausgangssignal, das in seinem Wert gleich zu einem Eingangssignal
ist; das Ausgangssignal ist jedoch zeitverzögert, um eine ordnungsgemäße Synchronisierung
und Taktung von gewünschten
Signalen sicherzustellen. Die Verzögerungszeit der temperaturkompensierten
Verzögerungsschaltung 100 bleibt
konstant, unabhängig
von der Temperaturumgebung, in der die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 100 angeordnet ist.
somit sind Signale, wie z. B. Daten-, Adress-, Befehls-, Steuerungs-,
Takt-, Lese-, Schreib- und Auswahl-Signale ordnungsgemäß mit Taktungssignalen synchronisiert,
unabhängig
von Temperaturabweichungen der Schaltungsumgebung.
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Im
Allgemeinen umfasst die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 100 einen Auf-Chip-Temperatursensor 102,
einen Multiplexer 104 und eine Verzögerungskette 106.
Bei dem Ausführungsbeispiel,
gezeigt in 1, ist der Auf-Chip-Temperatursensor 102 auf
demselben Chip positioniert wie die andere Schaltungsanordnung, wie
z. B. der Multiplexer 104 und die Inverterkette 106.
Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 100 ist
eine Teilkomponente der integrierten Schaltung 50. Andere
Komponenten der integrierten Schaltung 50 sind der Klarheit
halber in 1 nicht gezeigt. Auf ähnliche
Weise ist die integrierte Schaltung 50 eine von vielen
Schaltungen, die auf dem Chip 52 positioniert sind. Der
Chip 52 kann eine oder mehrere integrierte Schaltungen
einlagern, die ähnlich
zu der integrierten Schaltung 50 sind.
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Der
Auf-Chip-Temperatursensor 102 ist konfiguriert, um eine
Temperatur proximal zu der temperaturkompensierten Verzögerungsschaltung 100 zu erfassen.
Der Auf-Chip-Temperatursensor 102 liefert ein
Steuerungssignal 108 zu dem Auswahleingangstor So des Multiplexers 104.
Das Steuerungssignal 108 kann ebenfalls ein Auswahlsignal 108 ge nannt werden
und ist darstellend für
die erfasste Temperatur proximal zu der temperaturkompensierten
Verzögerungsschaltung 100,
wie sie durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wird.
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Die
Verzögerungskette 106 liefert
eine Verzögerung
für das
Signal 115, derart, dass das verzögerte Signal 115 zu
dem Multiplexer 104 über
den Eingang I geliefert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel liefert die
Verzögerungskette 106 mehrere
Signale 115, die in ihrem Wert gleich zu dem Signal 114 sind,
jedoch eine Zeitverzögerung
aufweisen, die sich von anderen Ausgangssignalen unterscheidet.
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Der
Multiplexer 104 liefert das Ausgangssignal 120 basierend
auf dem Steuerungssignal 108. Das Ausgangssignal 120 ist
in seinem Wert gleich zu einem der Mehrzahl von Signalen 115 zu
dem Multiplexer 104, der eine ordnungsgemäße und gewünschte Zeitverzögerung einlagert,
derart, dass das Signal 114 als das Ausgangssignal 120 über das Ausgangstor
Y an dem Taktübergang
des Taktsignals 117 geliefert wird, das an dem Takteingangstor
C empfangen wird.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das eine Verzögerungsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt. 2 stellt die temperaturkompensierte
Verzögerungsschaltung 100 dar.
Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 100 umfasst
mehrere identische Elemente von der temperaturkompensierten Verzögerung 100 aus 1.
Daher wurden identische Elemente mit identischen Bezugszeichen identifiziert.
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Die
Verzögerungskette 106 umfasst
Verzögerungselemente 110 und 112.
Während
in 1 nur zwei Verzögerungselemente gezeigt sind,
wird darauf hingewiesen, dass eine Anzahl von Verzögerungselementen
innerhalb der Verzögerungskette 106 umfasst
sein kann, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zwei
Verzögerungselemente
sind ausschließlich
zu Klarheitszwecken gezeigt, um zwei separate Verzögerungswege
für das
Signal 114 darzustellen, um eine ordnungsgemäße Synchronisierung
sicherzustellen, unabhängig
von der Umgebungstemperatur. Verzögerungselemente 110 und 112 können eines
aus oder eine Kombination der nachfolgenden umfassen, sind jedoch
nicht darauf beschränkt:
eine Inverterverzögerungskette
mit einem oder mehreren Inverterpaaren, eine RC-Verzögerungskette,
eine Inverter- und Kondensator-Verzögerungskette,
eine Logikgatter-Verzögerungskette, wie
z. B. ein NAND-Gatter oder ein NOR-Gatter, oder eine Kombination
derselben.
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Das
Signal 114, das einen oder mehrere der Signaltypen darstellt,
die in einer integrierten Schaltung verwendet werden, wie z. B.
Datensignale, Adresssignale, Befehlssignale, Steuerungssignale, Lesesignale,
Lesesignale, Taktsignale, Schreibsignale und Auswahlsignale, wird
zu der Verzögerungskette 106 geliefert.
Das Verzögerungselement 100 erlegt
dem Signal 114 eine Zeitverzögerung auf. Das Signal 114 wird
dann zu zwei separaten Wegen geliefert, Weg 116 und Weg 118.
Das Signal 114 wird zu dem Eingangstor I0 des
Multiplexers 104 über
den Weg 116 geliefert, der keine zusätzlichen Verzögerungselemente
aufweist. Das Signal 114 wird ferner zu dem Eingangstor
I1 des Multiplexers 104 über den Weg 118 geliefert,
der ein zusätzliches
Verzögerungselement 112 aufweist.
Wie in 2 dargestellt ist, liefert das Verzögerungselement 112 eine
zusätzliche
Zeitverzögerung
zu dem Signal 114 vor dem Senden des Signals 114 zu
dem Eingangstor I1.
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Die
Verzögerungselemente 110 und 112 können eines
oder mehrere von verschiedenen bekannten Verzögerungs-Elementen oder -Ketten
umfassen. Zum Beispiel können
die Verzögerungselemente 110 und 112 jeweils
eines oder mehrere der nachfolgenden aufweisen: ein Inverterpaar
oder eine Mehrzahl von Inverterpaaren, eine RC-Verzögerungskette
oder eine Mehrzahl von RC-Verzögerungsketten,
eine Kombination von Inverter- und Kondensator-Ketten, eine Logikgatterverzögerung, die
NAND/NOR-Logikgatter umfasst, oder eine Kombina tion von einem oder
mehreren der vorangehend aufgelisteten Verzögerungs-Elemente oder -Ketten.
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Wie
in 2 gezeigt ist, wird das Signal 114 zu
dem Multiplexer 104 geliefert, der zwei unterschiedliche
Zeitverzögerungen
aufweist, über
die Wege 116 und 118. Daher ist das Ausgangssignal 120 des
Multiplexers 104 gleich einem der Signale, die in das Eingangssignal
I0 und I1 des Multiplexers 104 eingegeben
werden, basierend auf der Temperatur, die durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wird, um eine ordnungsgemäße Synchronisierung
bereitzustellen.
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3 ist
ein elektrisches Teilblockdiagramm, das eine temperaturkompensierte
Verzögerungsschaltung 100 darstellt.
Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 100 umfasst
verschiedene identische Elemente von der temperaturkompensierten
Verzögerungsschaltung 100,
gezeigt in 2. Daher wurden identische Elemente
mit identischen Bezugszeichen identifiziert. Wie in 3 gezeigt
ist, umfassen die Verzögerungselemente 110 und 112 ferner
Inverterpaare 111 bzw. 113.
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Inverter,
wie z. B. die Inverter der Inverterpaare 111 und 113,
sind allgemein derart entworfen, dass sie komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Inverter
(CMOS-Inverter; CMOS = complimentary metal oxid semiconductor) umfassen,
die ferner Transistoren umfassen. Die Geschwindigkeit eines Transistors weist
eine relativ hohe umgekehrt proportionale Abhängigkeit von Temperaturänderungen
innerhalb der Transistorumgebung auf. Die Geschwindigkeit eines bestimmten
Transistors verringert sich mit einer Erhöhung der Temperatur des Transistors,
während sich
die Geschwindigkeit eines Transistors erhöht mit einer Verringerung der
Temperatur des Transistors.
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Integrierte
Schaltungen, wie z. B. die integrierte Schaltung 50, unterliegen
häufig
einem äußerst breiten
Bereich von Temperaturen basierend auf der spezifischen Anwendung.
Zum Beispiel, abhängig
von der verwendeten Anwendung, kann eine integrierte Schaltung Temperaturen
unterliegen, die im Bereich von -25°C bis 125°C variieren. Die Zeitverzögerung eines
einfachen, einzelnen Inverterpaars kann bis zu 20% über dem
ausgedehnten Mobilanwendungs-Temperaturbereich von -25°C bis 125°C sein. Die
akkumulierte Verzögerung
ist sogar noch größer, wenn
invertierte Paare seriell in einer Inverterkette verbunden sind.
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Daher,
wie in 3 gezeigt ist, wird das Signal 114 zu
dem Eingangstor I0 über den Weg 116 geliefert,
das eine relativ hohe Temperatur darstellt, erfasst durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102, ausschließlich für Beispielzwecke
größer als
oder gleich 50°C.
Umgekehrt wird das Signal 114 zu dem Eingangstor I1 über
den Weg 118 geliefert, das eine relativ niedrige Temperatur
darstellt, die durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wird, wie z. B. ausschließlich
für Beispielzwecke
weniger als 50°C.
Eine Temperatur von 50°C
sollte nicht als einschränkend
betrachtet werden. Ein beliebiger Temperaturwert kann abhängig von
der gewünschten
Anwendung verwendet werden.
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Da
die Geschwindigkeit von Transistoren innerhalb von invertierenden
Paaren 111 und 113 umgekehrt proportional zu der
Temperatur in der Nähe der
temperaturkompensierten Verzögerungsschaltung 100 ist,
wird das Signal 114 durch eine minimale Anzahl von Inverterpaaren
in Zuordnung zu einer höheren
Temperatur übertragen.
Im Vergleich zu dem Übertragen
des Signals 114 durch eine größere Anzahl von Inverterpaaren
in Zuordnung zu einer niedrigeren Temperatur. Um diesen Punkt weiter
zu verdeutlichen, wenn die Temperatur in der Nähe der der temperaturkompensierten
Verzögerungsschaltung 100 höher wäre als 50°C, wie z.
B. 75°C,
ist die Geschwindigkeit der Transistoren innerhalb des Inverterpaars 111 relativ
langsam, wodurch eine relativ hohe Zeitverzögerung für das Signal 114 geliefert wird.
Das Signal 114 schreitet über den Weg 116 zu dem
Eingangstor I0 des Multiplexers 104 fort.
Die gewünschte
Zeitverzögerung
an dem Signal 104 würde über ein
einzelnes Inverterpaar 111 erreicht werden. Umgekehrt wird
ein Signal mit einer relativ gesehen niedrigeren Temperatur von
weniger als 50°C,
wie z. B. 25°C,
durch beide Inverterpaare 111 und 113 übertragen,
vor dem Erreichen des Eingangstors I1 des Multiplexers 104.
Aufgrund der relativ niedrigen Temperatur ist die Geschwindigkeit
der Transistoren innerhalb der Inverterpaare 111 und 113 relativ
schnell, wodurch eine relativ kurze Zeitverzögerung an dem Signal 114 bereitgestellt
wird. Durch Erhöhen
der Anzahl von Inverterpaaren jedoch, durch die ein Signal 114 übertragen
werden muss, ist die Zeitverzögerung des
Signals 114, das das Eingangstor I1 bei
einer Temperatur von weniger als 50°C erreicht, gleich zu der Zeitverzögerung des
Signals 114, das das Eingangstor I0 des
Multiplexers 104 bei einer Temperatur von mehr als 50°C erreicht.
Wiederum sollten die bestimmten Temperaturen, die ausgewählt werden, nicht
als einschränkend
im Hinblick auf diese Anmeldung betrachtet werden. Die Temperaturen,
die in dieser Anmeldung beschrieben werden, sind nur zu Referenz- und Verdeutlichungs-Zwecken.
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4 ist
eine Tabelle, die mögliche
Logiksignale von Steuerungs- oder Auswahl-Signalen 108 basierend
auf den zugeordneten Temperaturbereichen darstellt. Die Tabelle
aus 4 stellt ferner das Ausgangssignal 120 des
Multiplexers 104 in Verbindung mit sowohl dem Steuerungssignal 108 als
auch der Temperatur dar, die von dem Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wird. Der Auf-Chip-Sensor 102 erfasst die Temperatur in
der Nähe
der temperaturkompensierenden Verzögerungsschaltung 100.
Wie in der Tabelle in 4 gezeigt ist, wenn die Temperatur,
wie sie durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wird, größer oder
gleich 50°C
ist, empfängt
das Steuerungs- oder Auswahl-Tor So das Steuerungs- oder Auswahl-Signal 108 in
der Form einer logischen 0, die eine Temperatur höher als
50°C anzeigt.
Das Auswahltor 108 ist gleich einer logischen 0 und das
Ausgangssignal 120 des Multiplexers 104 ist gleich
dem Signal 114, das zu dem Eingangstor I0 des
Multiplexers 104 geliefert wird. Umgekehrt, wenn der Auf-Chip-Temperatursensor 102 eine Temperatur
in der Nähe
der temperaturkompensierten Verzögerungsschaltung 100 von
weniger als 50°C
erfasst, liefert das Steuerungssignal 108 ein Signal in
der Form einer logischen 1 zu dem Multiplexer 104, derart,
dass das Auswahlsignal 108 gleich 1 ist. Wie in der Tabelle
in 2 gezeigt ist, wenn das Auswahltor 108 gleich
einer logischen 1 ist, ist das Ausgangssignal 120 des Multiplexers 104 gleich
dem Signal 114, das an dem Eingangstor I1 des
Multiplexers 104 bereitgestellt ist. Die logischen Werte
sind ausschließlich
zu Darstellungszwecken gezeigt und sollten nicht als einschränkend betrachtet
werden.
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Es
ist in der Technik bekannt, dass während das Inverterpaar 111 und 113 jeweils
als ein einzelnes Inverterpaar gezeigt sind, jedes Inverterpaar
eines oder mehrere Inverterpaare darstellen kann, abhängig von
der gewünschten
Anwendung. Ferner sollte die ausgewählte Temperatur von 50°C nur ein Referenzpunkt
sein und sollte nicht als einschränkend betrachtet werden. Abhängig von
der Anwendung kann jede Temperatur mit 50°C ausgetauscht werden, ohne
von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zusätzlich dazu stellt das Signal 114 bei
einem Ausführungsbeispiel
einen einer Anzahl von Signaltypen dar, wie z. B. einen Daten-,
Adress-, Befehls-, Steuerungs-, Takt-, Lese-, Schreib-, Auswahl- oder
einen anderen Signal-Typ innerhalb einer integrierten Schaltung.
Auf ähnliche
Weise stellt das Ausgangssignal 120 denselben Signaltyp
dar, der in seinem Wert dem Signal 114 entspricht, aber
entsprechend zeitverzögert,
um eine synchrone und erwünschte
Zeitgebung sicherzustellen.
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5 stellt
ein anderes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung dar. Genauer gesagt stellt 5 eine
temperaturkompensierte Verzögerung 200 dar.
Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 200 umfasst
verschiedene identische Elemente von der temperaturkompensierten
Verzö gerungsschaltung 100.
Daher wurden identische Elemente mit identischen Bezugszeichen identifiziert. Die
temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 200 umfasst
den Multiplexer 104, der ein Auswahleingangstor So und
Eingangstore I0 und I1 aufweist. Zusätzlich dazu,
wie in 5 gezeigt ist, umfasst der Multiplexer 104 einen
Inverter 202 und Selektoren 204 und 206.
Der Inverter 202 und die Selektoren 204 und 206 sind
ebenfalls Teil des Multiplexers 104, wie in 1, 2 und 3 gezeigt
ist, wurden jedoch zu Klarheitszwecken in diesen Figuren nicht gezeigt.
Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 200 umfasst
ferner eine Verzögerungskette 106 mit
Verzögerungselementen 110 und 112 und Wege 116 und 118 für das Signal 114.
Verzögerungselemente 110 und 112 können eines
oder eine Kombination der nachfolgenden umfassen, sind jedoch nicht
darauf beschränkt:
eine Inverterverzögerungskette
mit einem oder mehreren Inverterpaaren, eine RC-Verzögerungskette,
eine Inverter- und Kondensator-Verzögerungskette, eine Logikgatter-Verzögerungskette,
wie z. B. ein NAND-Gatter oder ein NOR-Gatter oder eine Kombination derselben.
Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 200 umfasst
ferner einen Außer-Chip-Temperatursensor 208 und
ein Erweiterter-Modus-Register 210.
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Der
Außer-Chip-Temperatursensor 208 und das
Erweiterter-Modus-Register 210 stellen
zusammen dieselbe Funktionalität
bereit wie der Auf-Chip-Temperatursensor 102 aus 1.
Der Außer-Chip-Temperatursensor 208 erfasst
eine Temperatur in der Nähe
der temperaturkompensierten Verzögerungsschaltung 200.
Der Außer-Chip-Temperatursensor 208 ist
jedoch getrennt von der integrierten Schaltung 50 und dem
Chip 52 angeordnet. Das Steuerungs- oder Auswahl-Signal 212 wird
von dem Außer-Chip-Temperatursensor 208 zu
dem Erweiterter-Modus-Register 210 geliefert
und zeigt die Temperatur an, die durch den Außer-Chip-Temperatursensor 208 erfasst
wird. Das Erweiterter-Modus-Register 210 empfängt ein
Signal, das die Temperatur darstellt, die durch den Außer-Chip-Temperatursensor 208 erfasst
wird, und liefert das Steue rungs- oder Auswahl-Signal 212 zu
dem Auswahltor So des Multiplexers 104.
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Der
Multiplexer 104 ist ein standardmäßiger Ein-Bit-Multiplexer mit zwei
Eingangsleitungen und einer Ausgangsleitung. Der Inverter 202 des
Multiplexers 104 invertiert das ausgewählte Signal 108, das an
dem Eingangstor So empfangen wird, das dann zu beiden Selektoren 204 und 206 geliefert
wird. Auf ähnliche
Weise wird das nicht invertierte Auswahlsignal 108 zu beiden
Selektoren 204 und 206 geliefert. Wie vorangehend
Bezug nehmend auf 3 gezeigt und erörtert wurde,
empfängt
das Eingangstor I0 das Signal 114 über den
Weg 116, das das Signal 114 darstellt, das durch
das Verzögerungselement 110 zeitverzögert wurde.
Auf ähnliche
Weise empfängt das
Eingangstor I1 das Signal 114 über den
Weg 118 und zeitverzögert
durch die Verzögerungselemente 110 und 112. Ähnlich zu
dem aus 3 stellt das Ausgangssignal 120 des
Multiplexers 104 ein gewünschtes Zeitverzögerungssignal
dar, das in seinem Wert gleich dem Signal 114 ist.
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Die
Position eines Temperatursensors, egal ob es ein Auf-Chip-Temperatursensor 102 oder
ein Außer-Chip-Temperatursensor 208 ist,
beeinträchtigt das
gewünschte
Ergebnis der vorliegenden Schaltung nicht. Zusätzlich dazu, wie Bezug nehmend
auf 3 erörtert
wurde, sollten die Temperaturbereiche, die in Bezug auf 5 gezeigt
und beschrieben wurden, die größer oder
gleich 50°C
und kleiner 50°C sind,
nicht als einschränkend
betrachtet werden. Abhängig
von der gewünschten
Anwendung kann jede Temperatur ausgewählt werden, ohne von der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.
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6 ist
ein Blockdiagramm, das eine temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 300 gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt. Elemente der temperaturkompensierten Verzögerungsschaltung 300 aus 6,
die identisch zu den Elementen der temperaturkompensierten Verzögerungsschaltung 100 aus 3 sind,
sind mit identischen Bezugszeichen markiert. Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 300 unterscheidet
sich von der temperaturkompensierten Verzögerungsschaltung 200 aus 5 und
der temperaturkompensierten Verzögerungsschaltung 100 aus 3 dadurch, dass
die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 300 einen
2-Bit-Temperatursensorausgang umfasst. Genauer gesagt können Temperaturinformationen
von dem Auf-Chip-Temperatursensor 102 zu
dem Auswahltor S0 und dem Auswahltor S1 über
Steuerungs- oder Auswahl-Signale 302 und 304 übertragen
werden.
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Der
Multiplexer 306 ist ein 2-Bit-Multiplexer mit vier Eingangsleitungen
und einer Ausgangsleitung. Der Multiplexer 306 umfasst
Eingangstore I0, I1, I2 und I3, Steuerungs-
oder Auswahltore S0 und S1 und
das Ausgangstor Y. Die Verzögerungskette 308 umfasst
Verzögerungselemente 310, 312, 314 und 316 und
Wege 318, 320, 322 und 324.
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Die
temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 300 ist
auf ähnliche
Weise zu der wirksam, die Bezug nehmend auf die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 100 und
die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 200 beschrieben wurde.
Zum Beispiel erfasst der Auf-Chip-Temperatursensor 102, der auf
der integrierten Schaltung 50 und dem Chip 52 positioniert
ist, eine Temperatur in der Nähe
der temperaturkompensierten Verzögerungsschaltung 300.
Signale, die sich auf die Temperatur beziehen, die durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wird, werden zu den Auswahltoren S0 und
S1 über
Steuerungs- oder Auswahl-Signale 302 und 304 geliefert.
Bei dem Ausführungsbeispiel,
das in 6 gezeigt ist, ist die temperaturkompensierte
Verzögerungsschaltung 300 in
der Lage, Steuerungs- oder Auswahl-Signale 302 und 304 zu liefern,
die anzeigen, ob die Temperatur, die durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wird, in eine von vier Temperaturkategorien fällt. Steuerungs- oder Auswahl-Signale 302 und 304 sind
Signale, die anzeigen, in welcher der vier Temperaturkategorien die Temperatur,
die durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst wird,
fällt.
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7 ist
eine Tabelle, die vier Temperaturbereiche und die zugeordneten Auswahlsignale
und das Ausgangssignal 120 darstellt. Ausschließlich zu darstellenden
Zwecken sind die vier Temperaturbereiche: 1) eine Temperatur höher als
oder gleich 100°C,
2) eine Temperatur niedriger als 100°C aber höher als oder gleich 50°C; 3) eine
Temperatur niedriger als 50°C
aber höher
als oder gleich 0°C
und 4) eine Temperatur niedriger als 0°C.
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Wenn
der Auf-Chip-Temperatursensor 102 eine Temperatur höher als
oder gleich 100°C
erfasst, liefern die Steuerungs- oder
Auswahl-Signale 302 und 304 eine logische 0 bzw.
eine logische 0 zu den Eingangstoren S0 und
S1 des Multiplexers 306. Wenn beide
Auswahlsignale gleich einer logischen 0 sind, ist das Ausgangssignal
des Multiplexers 102 gleich dem Signal 114, das
zu dem Multiplexer über
den Weg 318 und das Eingangstor I0 geliefert
wird. Bei Temperaturen höher
als oder gleich 100°C
liefert das Verzögerungselement 310 die
notwendige und gewünschte
Verzögerung
des Signals 114. Auf ähnliche Weise,
wenn der Auf-Chip-Temperatursensor 102 eine Temperatur
niedriger als 100°C
aber höher
als oder gleich 50°C
erfasst, ist das Signal 302, das zu dem Auswahltor S0 geliefert wurde, gleich einer logischen
1, während
das Auswahlsignal 304, das zu dem Auswahltor S1 geliefert
wurde, gleich einer logischen 0 ist. Wie in 7 gezeigt
ist, mit dem Auswahltor So gleich einer logischen 1 und dem Auswahltor
S1 gleich einer logischen 0, ist das Ausgangssignal 120 des
Multiplexers 306 gleich dem Signal 114, wie es
zu dem Eingangstor I1 über den Weg 320 geliefert
wurde. In diesen Umständen
wenn die Temperatur, die durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wurde, geringer als 100°C
aber höher
ist oder gleich 50°C,
liefern die Verzögerungselemente 310 und 312 die
notwendige und gewünschte
Zeitverzögerung
des Signals 114.
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Wenn
der Auf-Chip-Temperatursensor 102 eine Temperatur niedriger
als 50°C
aber höher
als oder gleich 0°C
erfasst, liefert das Auswahlsignal 302 ein Signal gleich
einer logischen 0, während
das Auswahlsignal 304 ein Signal zu dem Auswahltor S1 gleich einer logischen 1 liefert. In diesen
Umständen ist
das Ausgangssignal 120 des Multiplexers 306 gleich
dem Signal 114 an dem Eingangstor I2,
bereitgestellt durch Weg 322. In diesen Umständen, wenn die
Temperatur, die durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wird, niedriger als 50°C
und größer als
oder gleich 0°C
ist, stellen die Verzögerungselemente 310, 312 und 314 die
notwendige und gewünschte
Zeitverzögerung
des Signals 114 bereit. Auf ähnliche Weise, wenn der Auf-Chip-Temperatursensor 102 eine
Temperatur niedriger als 0°C
erfasst, liefern beide Auswahlsignale 302 und 304 ein
Logiksignal zu den Auswahltoren S0 bzw.
S1, gleich einer logischen 1. In diesen
Umständen
ist das Ausgangssignal 120 des Multiplexers 306 gleich
dem Signal 114, das zu dem Eingangstor I3 des
Multiplexers 306 über
den Weg 324 geliefert wird. Bei einer erfassten Temperatur
von weniger als 0°C
arbeiten die Verzögerungselemente 310, 312, 314 und 316 relativ schnell.
Daher ist es notwendig, dass das Signal 414 durch verschiedene
Inverterpaare übermittelt
wird, um die gewünschte
und notwendige Zeitverzögerung bereitzustellen.
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Unabhängig von
der erfassten Temperatur sollte die Zeitverzögerung des Signals 114 ungefähr konstant
sein. Daher liefert die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 300 eine
relativ konstante Verzögerungsperiode
für das
Signal 114, unabhängig
von der erfassten Temperatur, wodurch eine ordnungsgemäße Synchronisierung
der Signale sichergestellt wird.
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8 ist
ein Blockdiagramm, das eine temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 400 darstellt.
Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 400 umfasst
verschiedene identische Elemente zu der der temperaturkompensierten
Verzögerungsschaltung 100 aus 3.
Daher wurden identische Elemente mit identischen Bezugszeichen etikettiert.
Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 400 umfasst
einen Auf-Chip-Temperatursensor 102, einen Multiplexer 402,
eine Inverterkette 404 und einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) 406.
Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 400 umfasst
ferner Steuerungs- oder Auswahl-Signale 408, 410 und 412,
Verzögerungselemente 414, 416, 418 und 420 und
Wege 422, 424, 426 und 428.
Vier zusätzliche
Verzögerungselemente
und vier zusätzliche
Wege wurden aus 8 der Klarheit halber entfernt.
Diese vier Verzögerungselemente
und Wege wären
jedoch zwischen dem Weg 424 und den Verzögerungselementen 418 positioniert
und mit den Eingangstoren I2, I3,
I4 bzw. I5 auf ähnliche
Weise zu den gezeigten Verzögerungs-Elementen
und -Wegen verbunden.
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In
Betrieb wird das Signal 114 zu dem Multiplexer 402 über acht
separate und unterschiedliche Wege geliefert, wobei jeder Weg eine
separate und unterschiedliche Anzahl von Verzögerungselementen umfasst. Jeder
Weg ist einem separaten und unterschiedlichen Temperaturbereich
zugeordnet, wie durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst wird.
Die Temperatur, die durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wird, wird zu dem Multiplexer 402 über Steuerungssignale 408, 410 und 412 geliefert.
Bei dem Ausführungsbeispiel,
das in 8 gezeigt ist, stellt der Multiplexer 402 einen
3-Bit-Multiplexer mit acht Eingangsleitungen und einer Ausgangsleitung
dar. Wie teilweise in 8 gezeigt ist und in der Tabelle
aus 9 gezeigt ist, sind acht unterschiedliche Temperaturbereiche
bereitgestellt, wobei die zugeordneten Logiksteuerungssignale und das
ausgewählte
Signal als das Ausgangssignal bereitgestellt werden. Das Ausgangssignal 120 des Multiplexers 402 ist
in seinem Wert gleich zu dem Signal 114 und wird durch
einen von acht Eingängen
I0 – I7 geliefert, abhängig von der Temperatur, die
durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst wird. Bei diesem
Beispiel werden die meisten Wege für das Signal 114 für einen
15°C-Temperaturbereich
verwendet. Diese Temperaturbereiche sollten wiederum nicht als einschränkend be trachtet
werden und werden ausschließlich
zu Beispielzwecken verwendet. Zusätzlich dazu sollte die Anzahl
von Temperaturbereichen ferner nicht als einschränkend betrachtet werden, sondern
wird ausschließlich
zu Beispielszwecken verwendet.
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Ähnlich wie
vorangehend beschrieben wurde und Bezug nehmend auf 3, 5 und 6, umfasst
ein Weg für
das Signal 114 zu dem Multiplexer 402 bei höheren Temperaturen
eine minimale Anzahl von Verzögerungselementen.
Umgekehrt, wenn die Temperatur abnimmt, die durch den Temperatursensor 102 erfasst
wird, umfasst der Weg des Signals 114 zu dem Multiplexer 402 zusätzliche
Verzögerungselemente.
Somit ist die Anzahl von Verzögerungselementen,
durch die das Signal 114 übertragen werden muss, umgekehrt
proportional zu der Temperatur, die durch den Auf-Chip-Temperatursensor 102 erfasst
wird. Die Zeitverzögerung
auf jedem Weg bei zugeordneten Temperaturen ist ungefähr gleich
zu allen anderen Wegen und zugeordneten Temperaturen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird das Ausgangssignal 120 aus dem Ausgangstor Y des Multiplexers 402 als
ein Eingangssignal zu dem dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) 406 geliefert.
Der DRAM 406 umfasst üblicherweise
Millionen oder Milliarden von individuellen DRAM-Speicherzellen, angeordnet in einem
Array, wobei jede Zelle Informationen in der Form eines Datenbits
(d. h. eine logische 1 oder eine logische 0) speichert. Die Speicherzellen
sind in einer Matrix von adressierbaren Zeilen und Spalten angeordnet,
wobei jede Zeile einem Zellenblock entspricht, der ein Mehrfachbit-Datenwort
enthält.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel,
das in 8 gezeigt ist, synchronisiert die temperaturkompensierte
Verzögerungsschaltung 400 das
Ausgangssignal 120 über
ein Taktgebungssignal 430, das von dem DRAM 406 bereitgestellt
wird. Die temperaturkompensierte Verzögerungsschaltung 400 stellt
sicher, dass das Ausgangssignal 120, das bei einem Ausfüh rungsbeispiel
einer einer Anzahl von Signaltypen ist, wie z. B. ein Adress-, Daten-,
Befehls-, Steuerungs-, Lese-, Schreib-, Auswahl- oder ein anderer Signal-Typ
innerhalb einer integrierten Schaltung, mit einem Taktsignal synchronisiert
ist, das zu dem DRAM 406 derart geliefert wird, dass das
Ausgangssignal 120 ordnungsgemäß in der korrekten Speicherzelle
des DRAM 406 zu der ordnungsgemäßen und gewünschten Zeit gespeichert wird.
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Während die
Ausführungsbeispiele,
die Bezug nehmend auf 1-7 gezeigt
und beschrieben wurden, spezifische Anzahlen von Eingangswegen,
Auswahlsignalleitungen und Invertern umfassen, wird darauf hingewiesen,
dass eine beliebige Anzahl von Eingangswegen, Auswahlsignalen und Invertern
verwendet werden kann, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Eingangswege präzisere Zeitverzögerungen
bereitstellen, um eine ordnungsgemäße Synchronisierung von Signalen
sicherzustellen.
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Obwohl
spezifische Ausführungsbeispiele hierin
dargestellt und beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet
erkennen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder entsprechenden
Implementierungen für
die spezifischen Ausführungsbeispiele
eingesetzt werden kann, die gezeigt und beschrieben wurden, ohne
von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese
Anmeldung soll jegliche Abänderungen
oder Variationen der spezifischen hierin erörterten Ausführungsbeispiele
abdecken. Daher ist es beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch
die Ansprüche
und ihre Entsprechungen eingeschränkt wird.